太阳能加热与井水制冷墙裙板储能系统设计及理论分析

摘要

[目的]提出太阳能加热与井水制冷墙裙板的设计思路,设计一种热量集散器作为太阳能热水器或水井与墙裙板进行冷热传导的媒介,为开发一种能够实现高效热传递的储能系统提供理论依据.[方法]确定储能系统各部件的具体结构,利用三维软件建模,模拟太阳能加热与井水制冷墙裙板的工作流程,设计储能系统的控制系统,实现温度检测、辅助加热和自动水循环等功能.通过比较分析,选择出保温材料和导热金属材料.利用传热学原理计算在加热模式下房屋与太阳能热水器吸收的总热量,并与屋内空气和墙裙版铝板所需吸收的总热量进行比较.分别计算储能系统中热水与导热铝板的热流量以及导热铝板与空气的热流量,并比较二者大小.从热传递总量和热流量2方面进行理论分析,验证太阳能加热与井水制冷墙裙板加热模式的可行性;同理,验证制冷模式的可行性.[结果]硬质聚氨酯复合材料的导热系数更低、工作温度更高,选择硬质聚氨酯复合材料作为储能水箱的保温材料.导热金属棒选择热传导率高且成本相对较低的铜作为材料,制作成螺旋结构增加传递接触面积.在加热模式下,太阳能热水器能够提供屋内升高温度所需要的热量.在制冷模式下,储能系统中井水与导热铝板的热流量为1.1kW,大于导热铝板与空气的热流量0.8kW.经过2种模式下的热力学计算,验证了太阳能加热与井水制冷墙裙板制冷模式的可行性.[结论]太阳能加热与井水制冷墙裙板储能系统设计具有可行性,可为今后对储能系统的研究和设计提供一种新思路,对新型太阳能储能系统的开发与利用具有十分积极的影响.