太阳能空气集热模块热输运方式的研究

【摘要】： 基于特朗勃墙原理的被动式太阳房在我国北方广大农村地区得到了一定程度的应用，为了改善夏季过热状况及适应既有建筑改造和城市建筑的使用要求，新研制开发的太阳能空气集热器不断应运而生。但是，迄今为止关注点集中在集热器单体热性能方面的研究居多，常常出现集热效率较高，但采暖效果却不理想的现象。这说明采用太阳能集热模块进行采暖时，必须考虑合理的热输运方式，才能达到最佳的采暖效果。 针对上述所存在的问题，在本研究中，以采用自主开发的太阳能空气集热模块(建筑集成形式)的采暖系统为研究对象，通过实测调查、单体实验、数值模拟计算等方法，系统研究了影响采暖效果的因素及在改善策略下的运行效果；提出了太阳能空气集热模块的风口控制策略和集热模块供热量的分配策略，为更加科学合理地进行太阳能空气集热模块与建筑集成设计提供了有价值的参考依据。在研究过程中，依据关于太阳能空气集热模块热性能的测试系统设计及测试方法的国际标准和即将颁布的国家标准，使太阳能空气集热模块的实验技术更趋科学性和合理性。 经过两年多的实测调查、理论计算以及数值模拟，得到的主要结论如下：(1)合理的室内气流组织可以将热空气高效的送入室内较大进深处，提高人员实际活动区域的空气温度，同时可以有效防止出现热风输送回路的“短路”现象。(2)通过实验，确定了对于本研究所研究的太阳能空气集热模块，质量流量在0.034kg／s左右为其最佳质量流量。(3)对于太阳能空气集热模块集热效率的稳态测量，连续两周内每天中午11：00～13：00时间段太阳入射角变化很小，入射角修正系数变化的影响可以忽略。(4)得到了在自然对流作用下，出口温度、太阳辐射照度、供热量、集热效率两两关系的理论关联式。可以以进出口温差为参数，对自然对流作用下的集热模块的供热量与供热效率进行预测。(5)以进风口温度、盖板内表面温度作为控制风门参数可以准确预测正逆循环的产生，并普遍适用于热虹吸原理的太阳能空气集热模块的风口控制。(6)实验中制作的简易逆止阀在防止夜间冷风倒灌上效果明显。 【关键词】：太阳能空气集热模块 热输运方式 风口控制 室内热环境 集热效率
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-22
• 1.1 研究背景与意义8-10
• 1.2 太阳能空气集热模块的发展现状10-20
• 1.2.1 太阳能空气集热模块的分类10-14
• 1.2.2 太阳能空气集热器热性能的研究14-16
• 1.2.3 与建筑集成的热输运控制方式的研究16-20
• 1.3 存在的问题20
• 1.4 本论文主要研究内容与意义20-22
• 1.4.1 研究内容20-21
• 1.4.2 研究的意义21-22
• 2 太阳能空气集热模块热性能测试方法22-30
• 2.1 太阳能空气集热模块热性能测试方法22-26
• 2.1.1 稳态测试方法22-24
• 2.1.2 动态测试方法24-26
• 2.2 太阳能空气集热模块集热效率计算26-30
• 3 太阳能空气集热模块作用下房间采暖效果的实验研究30-46
• 3.1 实验概述30-35
• 3.1.1 实验设施30-32
• 3.1.2 实验方法32-35
• 3.2 影响因素分析35-44
• 3.2.1 通过墙体的热损失37-38
• 3.2.2 送风方式38-42
• 3.2.3 气流组织42-44
• 本章小结44-46
• 4 太阳能空气集热模块单体热性能实验设计46-59
• 4.1 单体实验平台的概况46-55
• 4.1.1 实验场地的布置47-48
• 4.1.2 测试系统风管的设计48
• 4.1.3 测点的布置48-51
• 4.1.4 风机及其控制设备51-54
• 4.1.5 简易逆止阀的制作54-55
• 4.2 实验方法55-59
• 4.2.1 集热效率的测试55-58
• 4.2.2 自然对流作用下热性能参数关联性实验58
• 4.2.3 热循环控制实验58-59
• 5 太阳能空气集热系统冬季热输运方式的研究59-77
• 5.1 太阳能空气集热模块集热效率分析59-62
• 5.1.1 质量流量的影响59-60
• 5.1.2 太阳入射角变化的影响60-62
• 5.2 自然对流作用下太阳能空气集热模块的热性能分析62-69
• 5.3 太阳能空气集热模块风口运行控制方法的研究69-74
• 5.3.1 太阳能空气集热模块的风口控制方案69-73
• 5.3.2 简易逆止阀的效果73-74
• 5.4 本章小结74-77
• 6 Ecotect软件用于太阳能空气集热模块供热模式数值模拟初探77-89
• 6.1 太阳能空气集热模块供热量控制的可能性77-78
• 6.2 利用Ecotect软件进行建筑热环境模拟78-83
• 6.2.1 Ecotect软件介绍78-79
• 6.2.2 Ecotect模拟流程79-80
• 6.2.3 模型建立80-83
• 6.2.4 结果分析83
• 6.3 模拟结果与实测值比较与分析83-84
• 6.4 供热模式对改善室内热环境的影响研究84-88
• 6.5 本章小结88-89
• 结论89-91
• 参考文献91-93
• 附录A Ecotect软件的热环境分析方法——准入系数法93-100
• 附录B 太阳能电池组件系统及设计要求100-101
• 附录C 太阳能集热模块支架设计要求101-103
• 附录D 符号说明103-104
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况104-105
• 致谢105-106

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