基于太阳能热风的相变墙房间热特性研究

摘要

近年来，可再生能源的开发与利用已经成为我国建筑节能领域研究的热点问题。提高可再生能源的利用率，节约传统能源是降低我国持续增高的采暖能耗的有效途径。本课题应用太阳能热风来代替传统能源进行采暖，并将相变储能材料应用于建筑内部，复合后的采暖系统解决了太阳能热风采暖系统在夜间或阴天时供暖能力为零这一问题。阐述了太阳能热风与相变墙复合采暖的研究意义，对其结构和性能进行深入研究，说明了两者结合在可再生能源的开发和利用方面具有相当的研究价值。 以沈阳建筑大学建设指挥部旧址为试验研究对象，在建筑一楼的南外墙外侧搭建锯齿形太阳能空气集热器。选择相变温度较低，相变潜热较大的癸酸和月桂酸的低熔点共融物作为优选相变材料，共融物的混合比例（质量比）为66：34，将其用DN20的PE管封装，架设在试验房间的西墙内侧，制成相变墙。利用实验方法对太阳能热风与相变墙复合采暖系统的室内热环境进行研究，利用计算流体模拟软件和有限元分析模拟软件，分析了太阳能空气集热器的传热过程，相变墙散热面温度的分布情况，模拟相变材料在熔化、凝固过程中吸收、释放的热量，分析在此段时间内，相变墙的温度波动情况。分析得到：集热器内温度场分布比较均匀，温度变化范围在30～70℃之间，实验数据与模拟数据吻合较好，验证了数值模拟的可靠性，但太阳能热风系统存在送风温差大，室内温度波动明显等问题；利用太阳能热风相变墙采暖的房间，室内温度波动比单独太阳能热风房间的室内温度波动小，改善了太阳能热风采暖随外界条件变化的缺陷。 通过试验研究、理论分析和数值模拟，可以看出太阳能热风与相变墙复合采暖是一种有效吸收和利用太阳能瞬时热量的方式，太阳能提供采暖负荷，白天直接供暖，相变墙能够在采暖夜间时将相变材料储存的热量释放到室内进行供暖，维持室内温度，起到时间延迟的作用，减小室内温度波动。最终，实现了太阳能热风的采暖节能，具有一定的经济效益。这种复合采暖方式具有较好的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

第二章 应用模拟软件的理论基础

第三章 锯齿形太阳能空气集热器的采暖研究

第四章 相变材料的优选与性能分析

第五章 相变墙的储能研究

第六章 太阳能空气集热器与相变墙复合采暖的试验研究

第七章 结论与展望

参考文献

作者简介、作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

参加科研项目、会议、调研

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