墻體型太陽能集散熱輻射板的研究

【摘要】： 隨著建筑能耗在社會總能耗中的比重越來越大,將太陽能等可再生能源與建筑物相結(jié)合,對于緩解常規(guī)能源短缺,改善建筑環(huán)境具有重要意義。本文旨在綜合利用太陽能源、空氣源和太空低溫冷源,結(jié)合太陽能熱水集熱技術(shù)和低溫太空輻射制冷技術(shù),研發(fā)一種新型墻體一體化太陽能集散熱輻射板。太陽能集散熱輻射板可以作為建筑立面或屋頂或者建筑構(gòu)件使用,實現(xiàn)太陽能利用技術(shù)裝置與建筑外圍護結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合。 建立了太陽能集散熱輻射板性能測試實驗平臺,測定了太陽能集散熱輻射板的時間常數(shù),為以后對實驗數(shù)據(jù)拆分重組和系統(tǒng)性能進行分析奠定了基礎(chǔ)。實驗測定了具有通風(fēng)流道和沒有通風(fēng)流道的太陽能集散熱輻射板系統(tǒng)的集熱和制冷性能,結(jié)果表明沒有通風(fēng)流道的太陽能集散熱輻射板系統(tǒng)具有較好的集熱性能,而具有通風(fēng)流道的太陽能集散熱輻射板系統(tǒng)則具有較好的制冷性能;實驗測定了輻射板外表面涂層對系統(tǒng)性能的影響,在涂料發(fā)射率基本相同的條件下,吸收率高而反射率低的涂料有較好的集熱性能;實驗系統(tǒng)測試了典型晴天和多云天氣條件下太陽能集散熱輻射板系統(tǒng)的性能。 建立了帶通風(fēng)流道的太陽能集散熱輻射板的二維非穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型,主要包括太陽能集散熱輻射板的二維非穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型和集散熱管內(nèi)流體的一維非穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型。模型可以詳細(xì)分析太陽能集散熱輻射板傳熱過程中的能量傳遞過程,得到太陽能集散熱輻射板的板面溫度和流體出口溫度,進而得到太陽能集散熱輻射板系統(tǒng)的集熱和制冷性能。利用數(shù)學(xué)模型對太陽能集散熱輻射板的熱結(jié)構(gòu)和光學(xué)結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計優(yōu)化,并且對太陽能集散熱輻射板的流體流量以及安裝的朝向和傾斜角度對其性能的影響進行了模擬計算,得到不同形式的太陽能集散熱輻射板系統(tǒng)在不同應(yīng)用場合中的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。 【關(guān)鍵詞】：太陽能集熱 輻射制冷 建筑一體化 集熱制冷性能 數(shù)學(xué)模型
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TU831
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 前言9-11
• 第二章 文獻綜述11-26
• 2.1 太陽能集熱技術(shù)與建筑一體化11-18
• 2.1.1 太陽能集熱器與建筑一體化11-16
• 2.1.2 太陽能空氣集熱器與建筑一體化16-18
• 2.2 低溫太空輻射制冷技術(shù)18-22
• 2.2.1 低溫太空輻射制冷技術(shù)研究進展19-20
• 2.2.2 選擇性光譜輻射材料研究進展20-21
• 2.2.3 低溫太空輻射制冷技術(shù)應(yīng)用研究21-22
• 2.3 集熱制冷技術(shù)與建筑一體化22-25
• 2.3.1 集熱制冷技術(shù)與建筑一體化研究現(xiàn)狀22-24
• 2.3.2 存在問題24-25
• 2.4 論文工作的提出25-26
• 第三章 墻體型太陽能集散熱輻射板的實驗研究26-45
• 3.1 系統(tǒng)介紹26-28
• 3.1.1 太陽能集散熱輻射板結(jié)構(gòu)26-27
• 3.1.2 太陽能集散熱輻射板實驗系統(tǒng)27-28
• 3.1.3 測量裝置28
• 3.2 實驗數(shù)據(jù)處理方法28-34
• 3.2.1 太陽能集散熱輻射板時間常數(shù)29-33
• 3.2.2 集熱性能33
• 3.2.3 制冷性能33-34
• 3.3 太陽能集散熱輻射板性能34-42
• 3.3.1 流體流量對太陽能集散熱輻射板性能影響34-36
• 3.3.2 天氣狀況對太陽能集散熱輻射板性能影響36-39
• 3.3.3 涂料性質(zhì)對太陽能集散熱輻射板性能影響39-40
• 3.3.4 通風(fēng)流道對太陽能集散熱輻射板性能影響40-42
• 3.4 太陽能集散熱輻射板的瞬時集熱和制冷效率42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 墻體型太陽能集散熱輻射板傳熱模型45-68
• 4.1 系統(tǒng)傳熱網(wǎng)絡(luò)45
• 4.2 模型假設(shè)45-46
• 4.3 模型基本方程式46-52
• 4.3.1 太陽能集散熱輻射板能量平衡方程47-52
• 4.3.2 集散熱管內(nèi)流體能量平衡方程52
• 4.4 模型的有限差分分析52-56
• 4.4.1 有限差分方法簡介53
• 4.4.2 模型的離散化方程53-55
• 4.4.3 穩(wěn)定性判斷55-56
• 4.5 模型的求解56-63
• 4.5.1 集熱循環(huán)59-61
• 4.5.2 制冷循環(huán)61-63
• 4.6 模型的驗證63-67
• 4.6.1 無通風(fēng)流道的太陽能集散熱輻射板63-65
• 4.6.2 有通風(fēng)流道的太陽能集散熱輻射板65-67
• 4.7 本章小結(jié)67-68
• 第五章 墻體型太陽能集散熱輻射板結(jié)構(gòu)優(yōu)化68-97
• 5.1 太陽能集散熱輻射板的熱結(jié)構(gòu)設(shè)計70-85
• 5.1.1 集散熱管管間距優(yōu)化設(shè)計71-74
• 5.1.2 集散熱管管徑優(yōu)化設(shè)計74-77
• 5.1.3 保溫板類型和厚度優(yōu)化設(shè)計77-80
• 5.1.4 通風(fēng)流道類型和寬度優(yōu)化設(shè)計80-85
• 5.2 太陽能集散熱輻射板的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計85-88
• 5.2.1 集熱性能86-87
• 5.2.2 制冷性能87-88
• 5.3 影響太陽能集散熱輻射板性能的其他外部因素88-95
• 5.3.1 流體流量對太陽能集散熱輻射板性能影響88-91
• 5.3.2 太陽能集散熱輻射板的朝向?qū)π阅苡绊?/span>91-93
• 5.3.3 太陽能集散熱輻射板傾斜角度對性能影響93-95
• 5.4 本章小結(jié)95-97
• 第六章 結(jié)論與展望97-100
• 6.1 結(jié)論97-98
• 6.2 本文創(chuàng)新點98
• 6.3 展望98-100
• 參考文獻100-109
• 發(fā)表論文和科研情況說明109-110
• 發(fā)表論文情況109
• 專利109-110
• 主要符號說明符號說明按字母順序排列110-113
• 致謝113

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