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能源与建筑
设计建造演示农业建筑物中一种新型的节能系统
摘要
烘干水果，供热住宅，为农村提供热水供应都需要消耗能源。使用化石燃料来做到会造成污染和花费太多。与此相反，在这些应用中使用太阳能会导致污染和投资成本明显下降。在这项研究中，一个新的太阳能系统的设计和测试，用来减少能源消耗在农村住宅建筑和食品干燥行业。由于建议系统的能源消耗的峰值是不同时的，这种新的系统是非常有效的方法来降低能源消耗，控制能量峰，减少环境污染。该系统有能力提供夏季和冬季模式所需的能源。在夏季模式下，能源供应用于提供热水和干燥的农产品，而在冬季模式，用于农村住宅供暖和热水供应。干燥时间各有不同，根据应用类型在51.23和42.45h之间，不同空气加热器所造成的房间与外界环境之间的平均温差几乎是近10◦C。该系统包括能源供应和储存设备、太阳能干燥器、水收集器，矩形，三角形，梯形和纵向双通空气加热器。该系统在伊朗用于杏的干燥，同时加热的农村住宅和家用热水供应测试，不同类型的设备的活力和火用效率的有系统计算分别为37.3–61.3和3.2–9.7。
1.介绍
作为食品工业的一个过程，水果的干燥需要高水平的能量。由于加热房屋和提供热水的成本高，新的太阳能系统的目的是在房屋和食品工业减少能源的消耗。由于系统中的能量峰值不同步，新的系统能非常有效的降低能源消耗和控制能量峰。它有助于降低农村食品工业的能耗和住宅供热的应用。它也降低了系统成本的同步的能量峰，这是来自该系统的统一设计的优点。节约化石燃料；减少环境污染以及农产品卫生干燥是本系统的其他有用的应用程序。在发达国家，建筑业的能源消耗占能源总预算的一大部分，大部分用于热水生产和空间供暖。
热水洗澡和洗衣服的要求，和其它家用器具-锡尔斯不仅在农村地区讨论，也在城市地区。烧水一般用非商业燃料燃烧加热比如农村的柴和商业燃料如煤油燃料，液化石油气（LPG）和在城市地区的煤炭和电力。在这方面，通过太阳能热水器利用太阳能（SWH）系统所需的能量发挥更大的作用。太阳能是一个成熟的和现成的技术，它可以直接替代可再生能源，传统的水加热方法。各种系统都适用于不同的应用。小型系统用于家庭热水的应用，而较大的系统可用于工业过程中的热应用。有两种类型的热水系统的水循环的类型、涉及的定义：自然循环和强制循环。自然循环太阳能热水器设计简单，成本低。强制循环热水器用于寒冷的气候和在商业和工业过程中提供热量。
【1】Karatasou等人设计了一种计算向南方倾斜的收集平均辐射的方法，该方法适用于北半球）。【2】Safaripur和Mehrabian用另一种方法基于几何特征和占星术的太阳辐射随着地理和气象数据。【3】衮耳汉和Hep - basli检查能源消耗和火用太阳能热水系统部分和日常时间，研究了热水器在伊兹密尔并报道的结果。【4】Badescu想出了在平板太阳能集热器的最佳电流。【5】米塔尔等人信号表明空气加热器的一些关系，和一些对粗糙度和他们之间的传热公式。【6】Hatami和bahadorinezhad对VER，平板太阳能空气加热器的应用研究，提出了换热计算公式，从而努谢尔特数。【7】包和儿子分析比较热水系统，交叉比较与参考系统。【8】Chua和Chou研究低成本的农村干衣机，指出各自的优点和缺点，并提到在发展中地区的应用要点以及亚洲国家。【9】蒙特罗等人设计并测试了西班牙的太阳能干燥器。2008、美国等【10】设计了一种太阳能混合式香蕉烘干机。【11】此外，由卡里姆和hawlader干燥机的动态行为进行研究解决热带水果干燥机传热传质方程。【12】此外，牛顿、页面模型，王和Shung被修改的页面锡兰等人的研究。为了找出在太阳能干燥机的水分程度。【13】Abu Hamdeh 提出了一种用于空气加热器行为模型，比较这样的干燥要求燃气、太阳能。【14】莫伊尔斯研究了太阳能干燥器的空气加热器和热储岩槽。【15】khollive等人研究使用干衣机干杏子、葡萄和苹果。【16】kholliev等人表明太阳能干燥器具有其他应用如种植蔬菜的话以及干燥使用。【17】Fadhel等人自然对流和强迫对流系统的模拟结果比较。【18】Gol- neshan等人设拉子大学，用新设计的太阳能集热器预热大空间。【19】另外，在电脑前克兰德分析各种因素的影响，计算所需的热负荷，以降低成本，通过对系统零件的尺寸优化。【20】关于采暖空间太阳能的利用，Kara等人使用太阳能系统加热土耳其太阳能研究所的行政部门。【21】tchinda审查和分类的各种数学模型的太阳能空气加热器的形状的基础上，对吸收盖和数量模型。【22】Ho等人研究了带散热片的双通平板太阳能空气加热器的效率，提出了太阳能空气加热器的数学模型。【23】汉斯等人研究了在不同形式的人工粗糙度的影响，为提高太阳能空气加热器传热的形状和尺寸。【24】哈特-内特和Minkowyez研究的传热特性和平板太阳能空气加热器，采用数值方法对的性能。带肋槽粗糙的太阳能空气加热器的熵产生是由layek等人的数值模拟研究。【25】库马尔和Saini分析了一个具有人工粗糙度采用计算流体动力学【26】太阳能空气加热器管的性能。【27】pottler等人优化了翅片吸收几何尝试不同的太阳能空气集热器。【28】El sebaii等人双通翅片板太阳能空气集热器的理论分析和试验研究了El sebaii等人理货。【29】tronchin等人开发了三种不同的数值模型来计算意大利农村住宅建筑的节能性能。【30】庄等研究了热气流模型康（在中国广泛使用的特殊的农村建筑）与一个简单的建筑传热考虑。
图1 组合式太阳能空气处理单元和太阳能干燥机示意图
有各种工业干燥系统，以及太阳能热系统的房屋，已设计和单独分析。然而，这两个系统同时设计并没有发生，因为干燥在农村一般是通过传统的不卫生的过程中的能源消耗成本高，同时使用两个系统在农村的应用建议。由于每个家庭通常在家里干燥其个别产品和水果，该系统的设计这样一种方式，通过太阳能干燥的产品，并提供家庭使用的热量。因此，本系统采用太阳能夏季农产品干燥，提供给住宅冬季供暖，而家用热水提供全年。
在这项研究中，一个新的太阳能系统的设计和测试，以减少在农村住宅建筑和食品干燥行业的能源消耗。由于建议系统的能源消耗的峰值是不同时的，这种新的系统是非常有效的降低能源消耗，控制能量峰，减少环境污染。不同的收藏家对该系统在夏季和冬季进行了测试，并获得了最佳的效率。
2.方法
有各种工业干燥系统，以及太阳能热系统的房屋，已设计和单独分析。然而，同时两系统的设计并没有发生，因为干燥食品在农村一般是通过传统的不卫生的过程，需要在能源消耗高成本。在这篇文章中，同时使用这两个系统的同时提出了农村的应用。为每个家庭一般个体的产品和水果在家，该系统的设计以这样一种方式，它使产品通过太阳能供热系统。因此，该系统利用太阳能在夏季干燥农产品，每年供应热水和冬季供暖。换言之，该系统是一年四季。
设计和检查系统的性能，采用以下步骤：
1.按照本节解释的新思路进行系统总体设计。
2.软件在不同模式下的热负荷计算。
3.根据收集器类型计算太阳能的收入（第4节中的更多细节）。
4.选择或设计系统部件。
5.系统测试。
6.比较不同结果和选择最优方案。
该种收集器和安装角度被认为是有效利用太阳能的参数。在这项研究中，一个计算机程序来计算的最佳时期为月，季，年的安装角度。如果用户打算在不同的时间使用系统，最佳安装角度将由软件控制。该软件可以进行调整，以优化的结果，根据不断变化的输入，包括地理条件，干燥产品的类型，水分，集电极安装角度，系统热负荷等。该系统可以设置为夏季和冬季模式。这两种模式所需的热负荷可以计算如下表1。
表1
操作模式负荷
|
模式 |
操作模式 |
|
|
夏天 |
冬天 |
|
|
热水供应 |
* |
* |
|
太阳能干燥器复核 |
* |
- |
|
建筑物荷载 |
- |
* |
*: 可提供; –: 不可提供.
3.实施系统的建议
该装置（图1）由四部分组成：
1.包括集热器和空气加热器的太阳能收集系统。
a.水器吸水板（200cmtimes;100cm），黑铬，装满水的铜管、玻璃棉绝缘和阳极化的铝框。
b.三角形、矩形、梯形和双通带肋形空气加热器4mm玻璃和热热电偶PT100和370–550-w离心风机。
2.提供卫生热水的系统包括：
a.一个150升热水箱板材厚度0.5毫米和5厘米的聚氨酯绝缘和2千瓦电辅助加热器。
b.一个150-L辅助热水器使用的液化气燃料。
3.一种太阳能水果干燥机包括：
a.一米的方形截面和2米高度舱机，由六个层次组成的容量和杏12公斤。
b.一个170-w轴流风机的紧凑式换热器。
4.测量仪器。
测量仪器包括温度计和热电偶记录温度；转子流量计来测量流量，该c800dlaf模型计测量风速和湿度，水分测定。一个基普佐南数字金字塔-太阳纳米数字数据记录器，可以连接电脑，是用来测量太阳的辐射强度。
4.太阳辐射能的计算与估算
要设计太阳能系统，需要输入与太阳能有关的数据的情况。这样的数据直接影响着设备本身的精度，伊朗气象组织通过从安装在现场的设备得到的评价辐射量附加数据表比较了试验数据。此外，比较的基础上的数据来自伊朗的不同地点不同来源的辐射程度[ 31 - 34 ]。
太阳辐射可以用气象、地球物理和气象参数来计算。对日总太阳辐射的关系，塞姆南地理规格ifications通过谷歌地球已被使用（经度：53.26纬度：北东；35.36；高度：1118米）和日常的太阳能总辐射值是通过一个总日射表安装在八个月的网站获得（一月至八月）。
外界大气的太阳能强度通过水平板测量。G0代表外界大气的辐射量(1367 W/m2 ) ，phi; 代表纬度，delta; 是磁偏角。
（1）
(2)
图2 太阳能辐射比较
其中“n”显示从1月1日通过的天数。日出和日落时角可以通过计算公式（3）。
（3）
磁偏角计算参考公式（4）
(4)
光照时间从日出到日落的最大数量是通过计算公式（5）。
（5）
计算平均热辐值的不同模式下可参考公式（6）
(6)
评价A、B指数的计算方法不同。该方法被认为是塞姆南（伊朗）基于特里瓦撒A= 0.37和B = 0.41通过天气的值计算公式（7）。
（7）
在这里，phi;表示纬度和高度。Montis建议A= 0.25和B = 0.5 为Angesterom Priscat模型的指标。使用的数据来自伊朗九个气象站，A和B分别为0.2551和0.4466，并与Angesterom Priscat的不同方法的比较，得出的结论是所有的匹配的辐射数据，除goopintal（图2）。
因为有吸收的辐射能量的色彩因素的差异，首先计算了太阳辐射，然后系统在不同模式下测试的结果进行比较。
5.系统热负荷计算软件设计
该种收集器和安装角度是为了计算太阳能吸收的有效参数。在这项研究中，一个计算机程序用来计算在上述位置不同月份、季节、半年和全年时间段内的最佳安装角度。当用户打算在不同地点的情况下使用系统，最佳安装地点将由软件给出建议。
在这项研究中，考虑到本年度的最佳安装角度了；然而，因为在安装器对建筑外观的限制，，水平和倾斜的屋顶以及地域建筑，实验导致不同模式不同的结果。这些是决定系统使用方式的重要因素。
软件中把热水或热水器的热负荷输入作为输入数据。通过建立与载体软件的链接计算建筑物的热负荷。
使用代理流体类型和数量的收藏家学院讲师参数可以被确定为提供所需热负荷器，关于计算的热负荷和其他类型的数据–包括有关区域地理条件。该软件可以调整，以优化结果的任何变化的地理条件的输入，干燥产品的类型，水分，集电极安装方法，系统热负荷等。
6.结果与讨论
由于考虑到集热器的类型和安装方法是在系统性能的非常有效的因素，要做一
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