实现最大成本效益：中空玻璃平板集热器的多目标设计优化

摘要：太阳能热加热系统发展的一个重大挑战是绝缘玻璃平板集热器的技术经济潜力。这些集热器是根据标准绝缘玻璃单元的规格建造的，并在过去的十年中已经成为一个很有前途的设计概念，以提高太阳能热系统的成本效益。然而，关于其生产的技术经济可行性的大量发现仍有待研究。本文的目的是

太阳能热加热系统发展的一个重大挑战是绝缘玻璃平板集热器的技术经济潜力。这些集热器是根据标准绝缘玻璃单元的规格建造的，并在过去的十年中已经成为一个很有前途的设计概念，以提高太阳能热系统的成本效益。然而，关于其生产的技术经济可行性的大量发现仍有待研究。本文的目的是通过确定使成本效益最大化的关键设计参数，优化太阳能区供暖应用的绝缘玻璃集热器设计。本研究采用了一个五个阶段的方法。它包括使用MATLAB/Simscape和CARNOT工具箱的热-液压集热器建模。

通过实验性能试验对该模型进行了验证。建立了一个具有25万样本的拉丁超立方体计算设计，以训练监督机器学习元模型，并使用精英遗传算法进行多目标优化。该研究确定了氩气浓度、集电极长度和宽度是影响效率的关键参数。由于减少了对流损失和增加了孔径-表面比，更大、更薄的收集器显示出优越的性能。优化结果表明，与市场上现有的平板集热器相比，绝缘玻璃集热器的效率提高了7.7个百分点，材料成本降低了19.4 %，重量降低了14.5 %。然而，由于缺乏来自技术提供者的经济数据，直接的经济比较并没有被认为是强有力的证据。编译陈讲运

最具成本效益的设计特点是氩气浓度为99 %，密封厚度为31.2 mm，玻璃厚度为4.1 mm和4.5 mm，而集热器的长度和宽度变化更明显。研究结果表明了绝缘玻璃集热器的技术经济潜力，证明了其在成本效益和效率方面优于传统的平板集热器。未来的研究应集中于生产和测试更大的模块，并纳入生产成本，以充分实现它们在太阳能区供暖应用中的潜力。本研究为IGU设计师和生产商提供了有价值的指导，旨在开发高效和高效的太阳能集热器的地区供暖系统。