严寒地区村镇建筑间歇式太阳能热风自采暖应用研究

【摘要】：严寒地区村镇烧炕建筑存在火炕排烟不畅、冬季室内温度偏低、室内空气污染严重等问题，本文提出了严寒地区间歇式太阳能热风自采暖系统，该系统是基于太阳能和浅层土壤能在严寒地区村镇建筑的应用形式，充分利用太阳能技术提高火炕建筑室内温度，同时使用地道风技术初步预热或预冷室外新风，达到节能和改善室内空气质量的目的。 针对严寒地区村镇烧炕建筑，提出了一种太阳能热风自采暖系统，充分利用太阳能的热压作用，实现自然循环，提高室内热舒适性，同时该系统还综合利用了地道风技术、火炕余热回收技术和冷剂自然循环技术等；并利用CFD技术和相应的软件，通过建立三维计算模型、划分网格，对系统进行模拟计算。 利用数值模拟技术，对太阳能热风间歇自采暖的主要影响因素进行模拟，包括太阳辐射强度、集热面积、热通道厚度、进出风口尺寸、吸热涂层特性、外层盖板等对冬夏季室内温度的影响；对上述参数进行优化的基础上，对太阳能热风间歇自采暖系统进行了逐时模拟分析，并提出了针对严寒地区的冬季最佳系统开启和关闭时间。 对地道风技术在严寒地区的利用进行了分析，并通过模拟技术研究了地道埋管长度、地道埋管深度、地道埋管管径、地道进风速度、地道埋管管材等对地道风技术的影响。 本文对太阳能热风间歇自采暖系统进行了详细分析，分别研究了间歇式太阳能热风自采暖系统和地道风技术在冬夏季的运行分析，为太阳能和地道风技术在严寒地区的应用提供了很好的参考。 【关键词】：间歇式太阳能热风自采暖 严寒地区 村镇建筑 数值模拟 地道风
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU832.17
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及目的和意义10-11
• 1.1.1 研究背景10
• 1.1.2 研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 太阳能应用简述11-12
• 1.2.2 被动式太阳房研究现状12-15
• 1.2.3 地道风研究现状15-17
• 1.3 本文研究内容17-18
• 第2章 间歇式太阳能热风自采暖系统形式研究18-26
• 2.1 系统形式提出的背景及意义18
• 2.2 间歇式太阳能热风自采暖系统组成及原理18-24
• 2.2.1 吊炕技术19
• 2.2.2 太阳能技术19-21
• 2.2.3 地道风技术21-22
• 2.2.4 火炕排烟余热回收技术22-23
• 2.2.5 冷剂自然循环蓄热与制热水23-24
• 2.3 系统运行模式24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 数值模拟计算原理与应用26-34
• 3.1 数值模拟原理26-27
• 3.1.1 原理简介26
• 3.1.2 控制方程26-27
• 3.1.3 应用范围27
• 3.2 数值模拟软件简介27-29
• 3.2.1 前处理器27-28
• 3.2.2 求解器28
• 3.2.3 后处理器28-29
• 3.3 数值模型的选择和参数设置29-33
• 3.3.1 湍流计算模型29-30
• 3.3.2 辐射换热模型30-31
• 3.3.3 边界条件设置31
• 3.3.4 Boussinesq密度近似31
• 3.3.5 控制方程离散格式31-32
• 3.3.6 求解器选取32-33
• 3.4 计算模型及参数设置33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 太阳能热风自采暖模拟与分析34-52
• 4.1 模型简介和参数设置34-35
• 4.2 冬季工况各影响因素的模拟分析35-42
• 4.2.1 太阳能强度因素35-37
• 4.2.2 太阳能集热面积因素37-39
• 4.2.3 中间热通道的厚度因素39-40
• 4.2.4 墙体开口尺寸因素40-41
• 4.2.5 集热墙体吸热涂层因素41-42
• 4.2.6 外层盖板42
• 4.3 夏季工况的模拟分析42-46
• 4.3.1 太阳能强度因素42-43
• 4.3.2 太阳能集热面积因素43-44
• 4.3.3 中间热通道的厚度因素44-45
• 4.3.4 墙体开口尺寸因素45-46
• 4.3.5 进风口位置因素46
• 4.4 冬季太阳能热风自采暖系统优化46-50
• 4.4.1 冬季自采暖房最优参数选取46-47
• 4.4.2 冬季自采暖房逐时模拟分析47-50
• 4.5 夏季太阳能热风自采暖系统优化50-51
• 4.5.1 夏季自采暖房最优参数选取50
• 4.5.2 夏季自采暖房逐时模拟分析50-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第5章 地道风在严寒地区的应用分析52-64
• 5.1 地道风技术原理52
• 5.2 严寒地区气候条件52-54
• 5.3 地道风换热的影响因素分析54-60
• 5.3.1 地道埋管长度的影响54-55
• 5.3.2 地道埋管深度的影响55-56
• 5.3.3 地道埋管管径的影响56-58
• 5.3.4 地道进风速度的影响58-59
• 5.3.5 地道埋管管材的影响59-60
• 5.4 地道风在严寒地区的优化设计60-63
• 5.4.1 地道风系统的参数选取60-61
• 5.4.2 冬季地道风预热室外新风61-62
• 5.4.3 夏季地道风冷却室外新风62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第6章 太阳能热风自采暖系统的设计应用64-70
• 6.1 太阳能热风自采暖系统的参数选取原则64-65
• 6.2 太阳能热风自采暖系统的应用设计65-67
• 6.3 太阳能热风自采暖系统节能性分析67-68
• 6.3.1 太阳能技术节能性67
• 6.3.2 地道风技术节能性67-68
• 6.3.3 火炕排烟余热回收技术节能性68
• 6.3.4 冷剂自然循环技术节能性68
• 6.4 太阳能热风自采暖系统经济性分析68-69
• 6.4.1 系统初投资预算68-69
• 6.4.2 系统运行预算69
• 6.5 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-77
• 致谢77

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