太阳能通风技术实验研究

【摘要】： 随着我国建筑节能和环保工作的开展,利用自然通风改善室内环境越来越受到人们的重视。自然通风是一项改善建筑热环境、有效降低空调能耗、同时能够创造可持续发展的绿色建筑的常用技术。建筑通常意义上的自然通风指的是通过有目的的开口,在风压和热压作用下产生空气流动。太阳能通风是一种热压作用下的自然通风措施。它利用太阳辐射增大进出口空气的温差,提供空气流动的浮升力,达到增加室内通风风量降低室温的目的。本文通过实验对太阳能通风进行了研究。 本课题主要是利用实验法对太阳能通风墙、太阳能烟囱和太阳能通风屋顶的通风应用特性进行实验研究,并分析了其应用的综合效益,为我国绿色建筑中推广应用太阳能通风技术提供理论依据。 首先在国内外对太阳能通风墙、太阳能烟囱和太阳能通风屋顶研究的基础上对实验模型进行理论分析。结果表明,室内温度一定时,出口空气温度越高,通风量越大;在出口空气温度一定时,在出口处加湿量越大,通风量越小,不加湿时,通风量最大。所以,出口段加湿并不能增加系统的通风量。 然后搭建了实验平台。实验以重庆地区的气象条件为基础,在夏季和过渡季节不同的太阳辐射和不同的运行模式下,测试太阳能通风系统在不同条件下的热工性能、逐时温度场、通风能力,及其太阳能利用的效率,并对实验结果进行分析和整理。 另外,本课题提出一种新型太阳能蓄热通风系统,即将太阳能通风与相变蓄热材料相结合,充分利用太阳能。该系统可以与建筑结构融为一体,能够做到高效采暖、有效通风。实验中研究了采用不同相变蓄热材料的太阳能通风屋顶在间歇通风模式和白天通风时的运行状况及通风量,并在文章中对太阳能通风屋顶的逐时温度场进行了分析。 实验结果表明:太阳能通风墙的进出口面积越大,通风量越大;在白天通风时,太阳能通风墙单位集热面面积的通风量是185 m3/h,太阳能烟囱单位集热面面积的通风量是204 m3/h,太阳能通风墙与烟囱相结合通风时的通风量是104m3/h,单位集热面面积的通风量是83m3/h,这主要是因为太阳能通风墙与太阳能烟囱连接处的空气阻力很大,限制了该系统通风量的增加。采用相变蓄热材料的太阳能通风屋顶,在白天通风时,单位集热面面积的通风量是132m3/h,在间歇通风10小时的时候单位集热面面积的通风量在60~80m3/h之间。白天蓄热时通风口关闭有利于增加自然通风量,采用60℃的相变温度比40℃的相变温度更有助于增加自然通风量,在室外有风速时有助于增加自然通风量。 【关键词】：太阳能通风 特朗勃墙 太阳能烟囱 太阳能通风屋顶 相变蓄热材料
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TU834
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 课题的提出11-13
• 1.1.1 通风技术的研究背景11-12
• 1.1.2 通风技术在长江流域居住建筑中的应用前景12-13
• 1.2 国内外研究的发展与现状13-20
• 1.2.1 国外研究现状14-17
• 1.2.2 国内研究现状17-19
• 1.2.3 小结19-20
• 1.3 本课题研究的主要内容与目标20-22
• 1.3.1 本课题研究的目的20
• 1.3.2 本论文研究的主要内容与目标20-22
• 2 太阳能通风原理22-37
• 2.1 自然通风原理22-29
• 2.1.1 热压自然通风原理22-26
• 2.1.2 热压自然通风量计算26-28
• 2.1.3 风压自然通风28-29
• 2.2 太阳能通风机理分析29-34
• 2.2.1 通风量方程30-31
• 2.2.2 能量方程31-34
• 2.3 通风量的影响因素分析34-36
• 2.4 本章小结36-37
• 3 太阳能通风系统实验方案设计37-77
• 3.1 实验模型37-39
• 3.1.1 太阳能通风墙37-38
• 3.1.2 太阳能烟囱38-39
• 3.1.3 太阳能通风屋顶39
• 3.2 实验模型计算分析39-53
• 3.2.1 通风量计算40-41
• 3.2.2 出口段加湿对通风量的影响分析41-46
• 3.2.3 太阳辐射能计算及分析46-51
• 3.2.4 空气吸热量计算51-52
• 3.2.5 间歇通风时间及累计风量的计算52-53
• 3.3 实验模型能量平衡计算分析53-67
• 3.3.1 太阳能通风墙的能量平衡计算分析58-62
• 3.3.2 太阳能通风屋顶的能量平衡计算分析62-65
• 3.3.3 间层空气向外界的散热计算65-67
• 3.4 相变蓄热材料的分析计算67-74
• 3.4.1 相变蓄热材料的选择67-70
• 3.4.2 相变蓄热材料的封装70-72
• 3.4.3 相变蓄热材料需要量的计算72-74
• 3.5 CFD 模拟分析74-75
• 3.6 实验仪器75-76
• 3.7 本章小结76-77
• 4 实验内容及步骤77-84
• 4.1 太阳能通风墙及烟囱实验77-80
• 4.1.1 太阳能通风墙77-80
• 4.1.2 太阳能烟囱80
• 4.1.3 太阳能通风墙与烟囱相结合80
• 4.2 太阳能通风屋顶实验80-82
• 4.2.1 太阳能通风系统与相变蓄热的结合策略80-81
• 4.2.2 太阳能通风屋顶与相变蓄热材料结合的实验81-82
• 4.3 蓄热材料的热熔实验及DSC 测试82-83
• 4.4 本章小结83-84
• 5 实验结果分析及应用分析84-115
• 5.1 太阳能通风墙及烟囱实验84-90
• 5.1.1 自然通风量的对比和分析84-85
• 5.1.2 太阳辐射能及壁面温度的对比和分析85-87
• 5.1.3 温度场的对比和分析87-90
• 5.2 蓄热材料的物性实验90-94
• 5.2.1 密度测试90
• 5.2.2 热熔实验90-93
• 5.2.3 DSC 测试93-94
• 5.3 太阳能通风屋顶日间通风实验94-96
• 5.3.1 自然通风量的对比和分析94-95
• 5.3.2 太阳辐射能及壁面温度的对比和分析95
• 5.3.3 温度场的对比和分析95-96
• 5.4 太阳能通风屋顶间歇通风实验96-110
• 5.4.1 自然通风量的对比和分析96-98
• 5.4.2 太阳辐射能及壁面温度的对比和分析98-101
• 5.4.3 空气通道中水平方向温度场的对比和分析101-104
• 5.4.4 空气通道内部垂直方向温度场的对比分析104-108
• 5.4.5 空气通道出口垂直方向温度场的对比分析108-110
• 5.5 太阳能通风系统的应用分析110-113
• 5.5.1 太阳能通风系统的应用分析110-112
• 5.5.2 太阳能通风与相变蓄热结合应用的分析112-113
• 5.5.3 太阳能通风系统的综合效益分析113
• 5.6 本章小结113-115
• 6 结论与展望115-117
• 6.1 主要工作和结论115-116
• 6.2 展望与建议116-117
• 致谢117-118
• 参考文献118-123
• 附录123-125

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