相变蓄热式太阳能低温地板辐射采暖的设计及性能研究

摘要

本文研究如何利用太阳能作为低温地板辐射采暖的热源并使其稳定供暖，为克服太阳能的强弱间歇性，系统中设计了蓄热装置，使冬季在太阳能充足的条件下能实现日吸收夜供暖，在太阳能较弱的条件下对供水实现预热来降低能耗。为了使系统设计的合理性，本研究重点分析了涉及领域的基础原理，并以传热学为基础，以实现恒温供暖为目标，对实验供暖房间建立了数学模型，利用有限差分法通过编制程序计算该传热单元的数值解。 在系统设计中，以各部件的热力学原理和模拟分析为依据，计算实验环境热负荷，根据实验地区的太阳辐照强度匹配了太阳能的集热器，参照地板采暖设计标准选择CaCl2-6H2O作为蓄热介质，并以在最低环境温度下保持12h持续放热为最大蓄热量进行了蓄热器的设计，对整套运行系统其他部件进行选型，提出了运行流程方案并实施了构建。 最后，通过初步实验研究和数据表明了相变蓄热式太阳能地板辐射采暖系统的舒适性和可行性，分析了系统所存在的问题并提出了改进意见。

目录

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声明

第1章绪论

1.1课题的背景及研究意义

1.2地板采暖系统的研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3相变蓄能材料的研究及应用

1.3.1相变蓄能材料的研究现状

1.3.2相变蓄能材料在空调及暖通中的应用

1.4本文的主要工作

第2章相变蓄热式太阳能热水系统的热力学基础

2.1相变蓄能的热力学基础

2.1.1引言

2.1.2相变及相平衡

2.1.3结晶理论

2.1.4无机水合盐相变蓄热原理及影响其蓄热性能的关键问题

2.2太阳能集热系统的热力学基础

2.2.1太阳能集热器概述

2.2.2集热系统的传热和运行机理

2.2.3太阳辐射量

2.3本章小结

第3章低温地板辐射采暖系统

3.1低温地板辐射采暖的系统形式

3.2采暖地板的结构形式

3.2.1板体结构剖面图

3.2.2填充层厚度

3.2.3加热盘管管材

3.2.4布管方式

3.3采暖地板的传热机理

3.4地板辐射采暖的特点

3.4本章小结

第4章地板采暖系统的数值模拟

4.1引言

4.2数学模型的建立

4.2.1物理模型

4.2.2数学模型及假设

4.2.3控制方程

4.2.4定解条件

4.3数学模型的求解

4.4本章小结

第5章相变蓄热式太阳能低温地板辐射采暖系统的设计

5.1设计任务

5.2采暖系统负荷确定

5.3太阳能集热器

5.4蓄热器

5.4.1蓄热量的确定

5.4.2蓄热介质的确定

5.4.3蓄热器的设计

5.5整套系统设计

5.5.1系统的基本组成

5.5.2系统的运行流程

5.6本章小结

第6章热工性能测试及模拟结果分析

6.1系统待测参数和测试方法

6.2数值解的实验验证

6.3实测数据整理

6.4本章小结

第7章结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文