被动式太阳能采暖系统应用研究

摘要

太阳能空气集热器是一种经济、有效地利用太阳能进行采暖的太阳能设备。本文就对被动式太阳能集热器与主动通风相结合的采暖系统的实际应用进行了研究。
　　 本文通过动态实验测试和数值模拟相结合的方法对一种折线、开孔的新型太阳能空气集热系统进行了研究,文章以提高集热系统热效率、集热箱体内流场分布以及实际采暖应用3个内容为主线,分别讨论了集热板温度场及集热箱体内空气温度场分布、箱体表面热损失以及全白天运行时集热系统的热效率变化；不同采暖季时段集热器的热性能表现及集热系统对室内采暖效果的评价分析。
　　 通过一个采暖季的空气横跨流动实验研究以及模拟分析,得出如下结论:
　　 (1)集热系统全白天运行时,系统供热量与太阳辐射照度成正相关性关系,即随着太阳辐射照度的增强而加大；(2)整个采暖季系统平均热效率约在41.4％左右,且全天系统热效率最大值较太阳辐射最大值有一定的提前,约为1～2个小时；(3)通过集热板的空气流量是影响集热器热效率的关键因素之一,实验所用集热器的最佳空气流量约为0.0175kg／(m2·s)；(4)为了合理地匹配集热器的容量及充分地利用系统加热量,太阳能采暖房间热负荷须采用动态负荷计算方式,采用常规的稳态计算方法无法估计系统的实际供热量；(5)与采用散热器采暖的房间相比,采用太阳能空气加热系统采暖的实验房内温度变化较大,白天最大温差可达到3.8℃左右；(6)集热器在横流工况下热性能优于相应顺流工况下的热性能,且集热器最佳进口风速约为5m／s。
　　 本研究为太阳能空气采暖系统的研究和设计提供参考依据,对推动太阳能热利用技术具有重要的意义与应用价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章 .绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外太阳能利用发展概况

1.2.1 国外太阳能利用概况

1.2.2 国内太阳能利用概况

1.3 太阳能空气集热器的研究现状

1.3.1 太阳能空气集热器简介

1.3.2 太阳能空气集热器的研究现状

1.4 本研究的目的及主要内容

1.4.1 本研究目的

1.4.2 研究内容

第2章 .理论与实验分析基础

2.1 太阳能空气集热器性能测试方法

2.1.1 稳态测试方法

2.1.2 动态测试方法

2.2 集热器瞬时热效率及供热量的计算方法

第3章 .太阳能空气集热模块的动态试验研究

3.1 实验概况

3.1.1 实验装置及测试数据记录

3.1.2 温度测点布置

3.2 实验结果及分析

3.2.1 集热板温度场分析

3.2.2 小模块各折面温度比较分析

3.2.3 下空气通道温度场分析

3.2.4 太阳能空气加热系统热损失分析

3.2.5 集热器集热效率分析

3.3 不同季节集热器热性能比较

3.4 太阳能集热器对室内热环境的影响研究

3.4.1 实验房采暖效果分析

3.4.2 太阳能集热器供热能力分析

第4章 .集热器内不同气流流动方式模拟

4.1 Fluent软件简介

4.2 模拟工况及条件设置

4.3 结果分析

4.3.1 横跨气流流动分析

4.3.2 顺流工况与横流工况比较分析

第5章 .结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢