太陽能空氣集熱模塊熱輸運(yùn)方式的研究

【摘要】： 基于特朗勃墻原理的被動式太陽房在我國北方廣大農(nóng)村地區(qū)得到了一定程度的應(yīng)用，為了改善夏季過熱狀況及適應(yīng)既有建筑改造和城市建筑的使用要求，新研制開發(fā)的太陽能空氣集熱器不斷應(yīng)運(yùn)而生。但是，迄今為止關(guān)注點(diǎn)集中在集熱器單體熱性能方面的研究居多，常常出現(xiàn)集熱效率較高，但采暖效果卻不理想的現(xiàn)象。這說明采用太陽能集熱模塊進(jìn)行采暖時(shí)，必須考慮合理的熱輸運(yùn)方式，才能達(dá)到最佳的采暖效果。 針對上述所存在的問題，在本研究中，以采用自主開發(fā)的太陽能空氣集熱模塊(建筑集成形式)的采暖系統(tǒng)為研究對象，通過實(shí)測調(diào)查、單體實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬計(jì)算等方法，系統(tǒng)研究了影響采暖效果的因素及在改善策略下的運(yùn)行效果；提出了太陽能空氣集熱模塊的風(fēng)口控制策略和集熱模塊供熱量的分配策略，為更加科學(xué)合理地進(jìn)行太陽能空氣集熱模塊與建筑集成設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的參考依據(jù)。在研究過程中，依據(jù)關(guān)于太陽能空氣集熱模塊熱性能的測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)及測試方法的國際標(biāo)準(zhǔn)和即將頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)，使太陽能空氣集熱模塊的實(shí)驗(yàn)技術(shù)更趨科學(xué)性和合理性。 經(jīng)過兩年多的實(shí)測調(diào)查、理論計(jì)算以及數(shù)值模擬，得到的主要結(jié)論如下：(1)合理的室內(nèi)氣流組織可以將熱空氣高效的送入室內(nèi)較大進(jìn)深處，提高人員實(shí)際活動區(qū)域的空氣溫度，同時(shí)可以有效防止出現(xiàn)熱風(fēng)輸送回路的“短路”現(xiàn)象。(2)通過實(shí)驗(yàn)，確定了對于本研究所研究的太陽能空氣集熱模塊，質(zhì)量流量在0.034kg／s左右為其最佳質(zhì)量流量。(3)對于太陽能空氣集熱模塊集熱效率的穩(wěn)態(tài)測量，連續(xù)兩周內(nèi)每天中午11：00～13：00時(shí)間段太陽入射角變化很小，入射角修正系數(shù)變化的影響可以忽略。(4)得到了在自然對流作用下，出口溫度、太陽輻射照度、供熱量、集熱效率兩兩關(guān)系的理論關(guān)聯(lián)式?？梢砸赃M(jìn)出口溫差為參數(shù)，對自然對流作用下的集熱模塊的供熱量與供熱效率進(jìn)行預(yù)測。(5)以進(jìn)風(fēng)口溫度、蓋板內(nèi)表面溫度作為控制風(fēng)門參數(shù)可以準(zhǔn)確預(yù)測正逆循環(huán)的產(chǎn)生，并普遍適用于熱虹吸原理的太陽能空氣集熱模塊的風(fēng)口控制。(6)實(shí)驗(yàn)中制作的簡易逆止閥在防止夜間冷風(fēng)倒灌上效果明顯。 【關(guān)鍵詞】：太陽能空氣集熱模塊 熱輸運(yùn)方式 風(fēng)口控制 室內(nèi)熱環(huán)境 集熱效率
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TU832
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-22
• 1.1 研究背景與意義8-10
• 1.2 太陽能空氣集熱模塊的發(fā)展現(xiàn)狀10-20
• 1.2.1 太陽能空氣集熱模塊的分類10-14
• 1.2.2 太陽能空氣集熱器熱性能的研究14-16
• 1.2.3 與建筑集成的熱輸運(yùn)控制方式的研究16-20
• 1.3 存在的問題20
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容與意義20-22
• 1.4.1 研究內(nèi)容20-21
• 1.4.2 研究的意義21-22
• 2 太陽能空氣集熱模塊熱性能測試方法22-30
• 2.1 太陽能空氣集熱模塊熱性能測試方法22-26
• 2.1.1 穩(wěn)態(tài)測試方法22-24
• 2.1.2 動態(tài)測試方法24-26
• 2.2 太陽能空氣集熱模塊集熱效率計(jì)算26-30
• 3 太陽能空氣集熱模塊作用下房間采暖效果的實(shí)驗(yàn)研究30-46
• 3.1 實(shí)驗(yàn)概述30-35
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)施30-32
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)方法32-35
• 3.2 影響因素分析35-44
• 3.2.1 通過墻體的熱損失37-38
• 3.2.2 送風(fēng)方式38-42
• 3.2.3 氣流組織42-44
• 本章小結(jié)44-46
• 4 太陽能空氣集熱模塊單體熱性能實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)46-59
• 4.1 單體實(shí)驗(yàn)平臺的概況46-55
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)場地的布置47-48
• 4.1.2 測試系統(tǒng)風(fēng)管的設(shè)計(jì)48
• 4.1.3 測點(diǎn)的布置48-51
• 4.1.4 風(fēng)機(jī)及其控制設(shè)備51-54
• 4.1.5 簡易逆止閥的制作54-55
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法55-59
• 4.2.1 集熱效率的測試55-58
• 4.2.2 自然對流作用下熱性能參數(shù)關(guān)聯(lián)性實(shí)驗(yàn)58
• 4.2.3 熱循環(huán)控制實(shí)驗(yàn)58-59
• 5 太陽能空氣集熱系統(tǒng)冬季熱輸運(yùn)方式的研究59-77
• 5.1 太陽能空氣集熱模塊集熱效率分析59-62
• 5.1.1 質(zhì)量流量的影響59-60
• 5.1.2 太陽入射角變化的影響60-62
• 5.2 自然對流作用下太陽能空氣集熱模塊的熱性能分析62-69
• 5.3 太陽能空氣集熱模塊風(fēng)口運(yùn)行控制方法的研究69-74
• 5.3.1 太陽能空氣集熱模塊的風(fēng)口控制方案69-73
• 5.3.2 簡易逆止閥的效果73-74
• 5.4 本章小結(jié)74-77
• 6 Ecotect軟件用于太陽能空氣集熱模塊供熱模式數(shù)值模擬初探77-89
• 6.1 太陽能空氣集熱模塊供熱量控制的可能性77-78
• 6.2 利用Ecotect軟件進(jìn)行建筑熱環(huán)境模擬78-83
• 6.2.1 Ecotect軟件介紹78-79
• 6.2.2 Ecotect模擬流程79-80
• 6.2.3 模型建立80-83
• 6.2.4 結(jié)果分析83
• 6.3 模擬結(jié)果與實(shí)測值比較與分析83-84
• 6.4 供熱模式對改善室內(nèi)熱環(huán)境的影響研究84-88
• 6.5 本章小結(jié)88-89
• 結(jié)論89-91
• 參考文獻(xiàn)91-93
• 附錄A Ecotect軟件的熱環(huán)境分析方法——準(zhǔn)入系數(shù)法93-100
• 附錄B 太陽能電池組件系統(tǒng)及設(shè)計(jì)要求100-101
• 附錄C 太陽能集熱模塊支架設(shè)計(jì)要求101-103
• 附錄D 符號說明103-104
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況104-105
• 致謝105-106

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