太陽能熱壓通風(fēng)屋面的應(yīng)用研究

【摘要】： 南方地區(qū)夏季日照時(shí)間長(zhǎng),而且太陽輻射強(qiáng)度大,通常水平屋面外表面的空氣綜合溫度達(dá)到60~80℃,頂層房間室內(nèi)溫度比其下層室內(nèi)溫度要高出2～4℃。同時(shí)頂層房間室內(nèi)熱環(huán)境主要受室內(nèi)輻射影響較大,屋面的熱工性能好壞直接影響著室內(nèi)的熱舒適。本文基于南方傳統(tǒng)大階磚通風(fēng)屋面隔熱性能差,提出鋪設(shè)鋁箔隔熱與架設(shè)拔風(fēng)井利用熱壓加強(qiáng)通風(fēng)間層通風(fēng)效應(yīng),改善傳統(tǒng)大階磚通風(fēng)屋面隔熱性能的研究方案。提出一種白天隔熱好、晚上散熱快的新型節(jié)能屋面,即太陽能熱壓通風(fēng)屋面。 本論文在純熱壓狀況下研究,首先對(duì)太陽能熱壓通風(fēng)屋頂?shù)母魺嵝阅苓M(jìn)行了理論分析,然后建立計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型,利用FLUENT軟件進(jìn)行模擬分析,模擬的重點(diǎn)是針對(duì)太陽能熱壓通風(fēng)屋面在不同太陽輻射強(qiáng)度、空氣間層高度、拔風(fēng)井寬度、拔風(fēng)井出口寬度、拔風(fēng)井高度、拔風(fēng)井?dāng)?shù)量等參數(shù)影響下,模擬計(jì)算流經(jīng)太陽能熱壓通風(fēng)屋面通風(fēng)通道的通風(fēng)量,并進(jìn)行對(duì)比與分析,找出各參數(shù)對(duì)屋面通風(fēng)通道通風(fēng)量的影響規(guī)律。并且,對(duì)模擬所得的太陽能熱壓通風(fēng)屋面通風(fēng)通道內(nèi)空氣溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)進(jìn)行分析,得出相應(yīng)的結(jié)論。 最后,通過實(shí)驗(yàn),得到太陽能熱壓通風(fēng)屋面通風(fēng)隔熱效果隨著太陽輻射強(qiáng)度、拔風(fēng)井高度、拔風(fēng)井出口寬度的變化規(guī)律,同時(shí)得到太陽能熱壓通風(fēng)屋面通風(fēng)通道溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)的變化規(guī)律:隨著太陽輻射強(qiáng)度的增大,太陽能熱壓通風(fēng)屋面自然通風(fēng)量逐漸增大;太陽能熱壓通風(fēng)屋面自然通風(fēng)量隨著拔風(fēng)井出口寬度的增加而增加;拔風(fēng)井高度的增加帶來的是太陽能熱壓通風(fēng)屋面通風(fēng)量的明顯加大;屋面通風(fēng)通道內(nèi)空氣溫度沿通風(fēng)通道高度方向逐漸降低,在邊界層內(nèi)溫度、速度梯度非常大;距離屋面通風(fēng)通道上壁面50mm處,沿屋面通道長(zhǎng)度方向,空氣溫度先急劇增大(經(jīng)過渡流),后平穩(wěn)增大(紊流階段);沿屋面通道高度方向,空氣速度越接近通道中心,其值越大,且隨流向逐漸增大。結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)和模擬具有較好的一致性,從而驗(yàn)證了模擬模型的正確性。實(shí)驗(yàn)測(cè)試太陽能熱壓通風(fēng)屋面內(nèi)外表面的溫度逐時(shí)值和各對(duì)應(yīng)房間的室內(nèi)溫度值,結(jié)果表明太陽能熱壓通風(fēng)屋面隔熱作用鋁箔占40%左右,太陽能拔風(fēng)井熱壓通風(fēng)換熱占60%左右;太陽能熱壓通風(fēng)屋面比傳統(tǒng)大階磚通風(fēng)屋面內(nèi)表面最高溫度低2.6℃,日平均溫度低1.6℃;太陽能熱壓通風(fēng)屋面內(nèi)表面溫度的變化很平緩,日平均溫度是27.6℃,最高溫度28.45℃,溫度波幅只有0.85℃。 【關(guān)鍵詞】：太陽能熱壓 通風(fēng)屋面 通風(fēng)量 溫度場(chǎng) 速度場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TU83
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 課題來源與研究背景10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 本文的研究背景10-11
• 1.2 研究的目的和意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3.1 節(jié)能屋面的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.2 鋁箔在通風(fēng)屋面中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 太陽能拔風(fēng)井的研究現(xiàn)狀17
• 1.4 課題研究?jī)?nèi)容與研究方案17-20
• 1.4.1 本文的研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.4.2 本文的研究方案18-20
• 2 太陽能熱壓通風(fēng)屋面的理論分析與數(shù)值模擬研究20-31
• 2.1 太陽能熱壓通風(fēng)屋面隔熱原理20-21
• 2.2 鋁箔對(duì)提高空氣間層隔熱能力的應(yīng)用研究21
• 2.3 自然通風(fēng)原理分析21-24
• 2.3.1 熱壓自然通風(fēng)機(jī)理21-22
• 2.3.2 熱壓的計(jì)算22
• 2.3.3 熱壓作用下的通風(fēng)量的計(jì)算22-24
• 2.4 太陽能熱壓通風(fēng)屋面數(shù)值模擬研究24-30
• 2.4.1 太陽能熱壓通風(fēng)屋面流態(tài)的判定24
• 2.4.2 紊流數(shù)學(xué)模型24-27
• 2.4.3 邊界條件27
• 2.4.4 模型簡(jiǎn)化和假設(shè)27
• 2.4.5 GAMBIT.與FLUENT 在本課題中的應(yīng)用27-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 3 太陽能熱壓通風(fēng)屋面數(shù)值計(jì)算研究31-51
• 3.1 太陽能熱壓通風(fēng)屋面數(shù)值計(jì)算31-32
• 3.1.1 數(shù)值計(jì)算模型31
• 3.1.2 數(shù)值計(jì)算參數(shù)范圍31-32
• 3.1.3 數(shù)值計(jì)算方案32
• 3.2 太陽能熱壓通風(fēng)屋面數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析32-40
• 3.2.1 太陽輻射強(qiáng)度對(duì)太陽能熱壓通風(fēng)屋面通風(fēng)量的影響32-34
• 3.2.2 .拔風(fēng)井通道寬度與拔風(fēng)井上部出口寬度的影響34-37
• 3.2.3 太陽能熱壓通風(fēng)屋面通風(fēng)間層高度的影響37-38
• 3.2.4 拔風(fēng)井高度、拔風(fēng)井?dāng)?shù)量、出口方式的影響38-40
• 3.3 太陽能熱壓通風(fēng)屋面通風(fēng)通道內(nèi)溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)分析40-50
• 3.3.1 通風(fēng)通道垂直溫度場(chǎng)、水平溫度場(chǎng)分析40-45
• 3.3.2 通風(fēng)通道垂直速度場(chǎng)、水平速度場(chǎng)分析45-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)據(jù)分析51-80
• 4.1 實(shí)驗(yàn)概述51-54
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容51
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)器材51-53
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>53-54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方案54-60
• 4.2.1 屋面概況54-55
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方案55-60
• 4.3 實(shí)驗(yàn)屋面搭建60-64
• 4.3.1 美國DALLSE 數(shù)字溫度傳感器篩選與標(biāo)定60
• 4.3.2 兩屋面對(duì)應(yīng)房間的分割60-61
• 4.3.3 太陽能熱壓通風(fēng)屋面與傳統(tǒng)大階磚通風(fēng)屋面的砌筑61-64
• 4.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析64-79
• 4.4.1 太陽能熱壓通風(fēng)屋面隔熱效果分析64-65
• 4.4.2 太陽能熱壓通風(fēng)屋面與其他屋面內(nèi)、外表面溫度的對(duì)比與分析65-67
• 4.4.3 太陽能熱壓通風(fēng)屋面有無鋁箔的對(duì)比與分析67-69
• 4.4.4 實(shí)測(cè)太陽輻射強(qiáng)度、拔風(fēng)井高度、拔風(fēng)井出口寬度的影響規(guī)律69-73
• 4.4.5 太陽能熱壓通風(fēng)屋面通風(fēng)間層溫度場(chǎng)測(cè)試與分析73-76
• 4.4.6 太陽能熱壓通風(fēng)屋面通風(fēng)間層速度場(chǎng)測(cè)試與分析76-79
• 4.5 本章小結(jié)79-80
• 5 結(jié)論與展望80-82
• 5.1 本論文的主要研究結(jié)論80-81
• 5.2 展望81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 附錄86-107
• A 太陽能熱壓通風(fēng)屋面有關(guān)參數(shù)的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果86-94
• B 太陽能熱壓通風(fēng)屋面有關(guān)性能參數(shù)測(cè)試結(jié)果94-105
• C 符號(hào)注釋105
• D 研究生期間研究成果105-107

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