集熱蓄熱式太陽(yáng)房對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境作用機(jī)理的研究.pdf

1、太陽(yáng)能與相變材料的開(kāi)發(fā)與研究是節(jié)能領(lǐng)域中新的方向。太陽(yáng)能集熱蓄熱墻是當(dāng)今收集并存儲(chǔ)太陽(yáng)能的關(guān)鍵技術(shù)，它是實(shí)現(xiàn)建筑與太陽(yáng)能一體化過(guò)程中的重要組成部分，近年來(lái)已成為全球研究者普遍關(guān)注與研究的課題。其熱性能對(duì)冬季被動(dòng)式太陽(yáng)房的采暖效果具有非常重要的影響。本文運(yùn)用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)太陽(yáng)能集熱蓄熱墻的傳熱過(guò)程進(jìn)行了研究。
　　本文對(duì)太陽(yáng)能集熱蓄熱墻傳熱過(guò)程的基本理論進(jìn)行了闡述，建立了南京市某集熱蓄熱墻式被動(dòng)太陽(yáng)房的數(shù)學(xué)模型，

2、通過(guò)對(duì)集熱蓄熱墻系統(tǒng)和建筑室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行熱平衡分析，確立了集熱蓄熱墻系統(tǒng)和建筑室內(nèi)的熱平衡方程組，以及夾層內(nèi)空氣傳熱與流動(dòng)過(guò)程的控制方程組，運(yùn)用文獻(xiàn)研究數(shù)據(jù)對(duì)本文所建模型進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，模擬結(jié)果與文獻(xiàn)結(jié)果吻合度較好，驗(yàn)證了本文所選的湍流模型、太陽(yáng)輻射模型的正確性。本文采用數(shù)值模擬軟件對(duì)冬季工況下太陽(yáng)能集熱蓄熱墻系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵部位的溫度場(chǎng)與速度場(chǎng)、墻體傳熱性能的日變化情況以及衡量室內(nèi)熱舒適性的PMV、PPD指標(biāo)進(jìn)行了數(shù)值模擬，給出了集熱蓄熱墻的

3、溫度場(chǎng)、空氣夾層內(nèi)的速度場(chǎng)以及上風(fēng)口處空氣的溫度與流速的分布云圖、不同時(shí)刻集熱蓄熱墻體的溫度場(chǎng)以及空氣夾層內(nèi)的速度場(chǎng)分布云圖，對(duì)比了其他條件均相同時(shí)，集熱蓄熱式被動(dòng)太陽(yáng)房與普通建筑在無(wú)輔助熱源情況下的供熱情況以及采暖房間內(nèi)PMV、PPD指標(biāo)，驗(yàn)證了本文的太陽(yáng)能集熱蓄熱墻系統(tǒng)的優(yōu)越性，分析了集熱蓄熱墻系統(tǒng)內(nèi)溫度場(chǎng)以及速度場(chǎng)的分布規(guī)律。
　　此外，本文在可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約能源的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)值模擬方法對(duì)比分析了冬季工況下，不同的相變材料

4、、墻體厚度、上、下通風(fēng)口中心距、通風(fēng)口面積、空氣夾層厚度等因素對(duì)集熱蓄熱墻系統(tǒng)熱性能的影響，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其符合以人為本的理念。對(duì)比分析結(jié)果表明，選取相變材料時(shí)，除考慮其供熱量，還應(yīng)兼顧相變的使用壽命等其他因素，墻體應(yīng)用相變溫度為49℃、溶解潛熱為213kJ/kg的相變材料時(shí)，集熱蓄熱墻系統(tǒng)的供熱量隨著時(shí)間的推移波動(dòng)較平緩，能夠滿足室內(nèi)房間的供熱需求;系統(tǒng)采用厚度為200mm或250mm的加氣混凝土砌塊填充墻時(shí)，系統(tǒng)的熱效率較

5、高，熱倒流現(xiàn)象程度減弱，不建議采用厚度為150mm的加氣混凝土砌塊填充墻作為集熱蓄熱墻體的材料;在條件允許的情況下，應(yīng)盡量增加上、下通風(fēng)口中心距，從而增加集熱蓄熱墻系統(tǒng)向室內(nèi)的供熱量;通風(fēng)口面積為墻體面積的1％至1.8％之間時(shí)，集熱蓄熱墻系統(tǒng)向室內(nèi)的總供熱量最大;空氣夾層厚度過(guò)大或者過(guò)小都會(huì)增加集熱蓄熱墻向外界的熱量損失，最適宜的空氣夾層厚度范圍在50mm至100mm之間。本文的研究結(jié)果為華東地區(qū)太陽(yáng)能集熱蓄熱墻系統(tǒng)中各主要結(jié)構(gòu)部件的設(shè)