1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述

1.1 课题研究背景及意义

能源是人类社会进步经济发展的基础，是人类赖以生存的基础。建立在煤、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系在很大程度上促进了工业社会的发展。但自工业革命以来，能源安全问题也开始出现。人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题。进入二十一世纪，全球性的环境恶化和能源危机已经成为制约各国经济和社会可持续发展的关键因素，能源也成为各国相竞争的重要领域。人类对传统化石能源的开发与利用程度已达到了空前的高度，但是常规能源的储存量有限，再生周期相对较长，再加上利用效率不高浪费严重的现实，如果一味开采与利用，能源危机将会愈发严重。国家”十二五”规划明确”绿色发展，建设资源节约型、环境友好型社会”的发展主题。因此，开发利用清洁无污染的可再生能源，进行节能减排技术研究，实施以低能耗、低污染和低排放为特征的”低碳经济”模式，是实现经济建设和生态环境可持续发展的必由之路。

太阳能作为一种无污染的可再生能源，每年投射到地球表面的太阳总能量相当于17000亿吨标煤，是我国2011年能源消费总量的488.5倍^[1]。若能利用太阳能来代替部分传统能源，在缓解能源危机的同时，还将大大减少由于化石燃料燃烧而排放的co₂和so₂等气体，有利于我国在保证经济发展速度的前提下节能减排和环境保护工作的开展。太阳能利用的基本方式主要有^[2]：太阳能光电利用、光热利用、光化利用、光生物利用四大类。其中，太阳能光化利用和光生物的利用技术的实际应用并不多见；太阳能发电以及太阳能光热利用得到了大幅度发展，且在很大程度上消减了能源危机的影响。相对而言，太阳能光电利用成本较高，效率偏低。太阳能光热技术包括太阳能热发电、太阳能制冷、太阳能热水器等，更具有现实意义。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题要研究或解决的问题：本课题避开了现有中高温集热器的技术难点，在课题组槽式和固定式CPC热管真空管集热器以及固定式CPC热管真空管热水器的研究基础上，进一步通过简单的曲柄连杆机构将跟踪技术集成到CPC热管真空管集热器中，研制一种低成本的单轴跟踪式CPC热管真空管太阳能中低温热水系统。考察不同跟踪方式对其集热性能的影响，分析CPC聚光比及不同反光材料对集热器光学效率的影响，分析热管与真空管的匹配性以及真空管内工质传热传质情况。

拟采用的研究手段：（1）建立试验装置，对系统进行固定、间歇及连续式三种模式下的热性能试验研究，考察不同跟踪方式对其集热性能的影响；（2）基于TracePro光学软件建立系统光学模型，考察CPC聚光比及不同反光材料对集热器光学效率的影响；（3）基于CFD流体计算软件建立集热器仿真模型，分析热管与真空管的匹配性以及真空管内工质传热传质情况，为集热器性能优化提供依据。