间接式太阳能通风研究

【摘要】：作为一项能够利用太阳热能并用来强化自然通风压头和风量的通风技术，太阳能通风是利用太阳辐射热量为空气流动提供浮升力，将热能转换为动能，并将室外新鲜空气引入室内。太阳能通风不仅丰富了自然通风理论，而且为自然通风的进一步发展提供了一条新的方向，各种针对太阳能通风的研究也取得了较大的进展。但是由于太阳辐射的不稳定性和间断性又极大地限制了太阳能通风的应用和发展，因此，提高太阳能的利用效率和增强自然通风的效率成为太阳能通风研究的一个重要难题。 本文以重庆地区夏季较为丰富的太阳能为研究对象，将太阳能利用与自然通风技术相结合，应用于建筑物的通风系统中，实现空间有组织的通风换气，增强自然通风尤其是热压通风的效果，使自然通风具有承担更多室内热负荷以及排除室内污染物的能力，实现可再生能源直接应用于自然通风，从而达到通风节能、减排的目的，为缓解能源和环境压力，提出一种新的节能减排的方法。 为此，本文首先重庆地区的太阳能辐射强度、干球温度、湿度等气象参数进行了分析。在气象参数分析的基上，针对重庆地区太阳能较为匮乏和太阳能通风井太阳能利用效率较低的特点，提出了间接式太阳能通风方式。以基本的太阳能通风理论为基础，提出间接式太阳能通风的基本概念、基本理论、系统组成，并通过理论计算确定间接式太阳能通风的可行性。 本文以一鸡舍为研究对象，根据鸡舍的独有特点和通风需求，确定室外太阳能集热系统集热的可能性与集热能力，进而确定实验所需要的材料与相关的测试仪器。同时还对通风井内换热的相关理论进行了初步分析，确定换热的方式，阐述了从太阳能到热能这一转换的过程的原理。最后，通过实验测试数据，分析了间接式太阳能通风系统内水流量、通风井内空气流量和室内外温度、太阳辐射强度之间的变化关系。并通过已有的数据计算室外太阳能集热效率和通风井内的换热效率。实验表明，实测数据和理论计算有较高的吻合，说明从通风井外收集太阳能用于增强自然通风具有可行性。 【关键词】：太阳能通风 集热系统 换热系统 太阳辐射 自然通风
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU834.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题研究的背景9-11
• 1.2 国外发展研究现状11-13
• 1.3 国内发展研究现状13-16
• 1.4 主要研究内容、研究方法、意义和预期成果16-17
• 1.4.1 研究内容16
• 1.4.2 研究意义16
• 1.4.3 研究方法16-17
• 1.4.4 预期成果17
• 1.5 间接式太阳能通风井的构成与通风机理17-19
• 1.5.1 间接式太阳能通风井的构成17
• 1.5.2 间接式太阳能通风井的通风机理17-19
• 2 通风井外太阳能的采集与输送19-29
• 2.1 通风井外太阳能的采集19-24
• 2.1.1 通风井外太阳能集热模型19
• 2.1.2 太阳能集热效率的影响因素19-20
• 2.1.3 提高太阳能集热效率的关键措施20-21
• 2.1.4 太阳能集热量的理论计算21-24
• 2.2 太阳能向通风井内的输送与传递24-29
• 2.2.1 向通风井内输送太阳能的系统24
• 2.2.2 系统的工作原理24
• 2.2.3 系统的输送能力24-29
• 3 间接式太阳能通风井的通风能力分析29-35
• 3.1 通风能力的含义29
• 3.2 通风能力的影响因素分析29-30
• 3.2.1 集热系统的集热能力29
• 3.2.2 输送系统的输送能力29
• 3.2.3 换热系统的换热能力29-30
• 3.3 间接式太阳能通风井的通风能力方程30-35
• 3.3.1 风压自然通风30-31
• 3.3.2 热压自然通风31-33
• 3.3.3 风压与热压共同作用下的自然通风33-35
• 4 实验系统设计35-43
• 4.1 实验系统方案35-39
• 4.1.1 实验系统设计35
• 4.1.2 试验场地改造35-36
• 4.1.3 通风井制作36-38
• 4.1.4 保温水箱选择与制作38-39
• 4.2 鸡舍通风需求计算39-40
• 4.3 鸡舍通风系统的构成40
• 4.4 鸡舍进风口位置与尺寸40-42
• 4.5 间接式太阳能通风井的位置与尺寸42-43
• 5 太阳能采集与输送系统设计43-51
• 5.1 通风井外太阳能采集系统设计43-45
• 5.1.1 通风井外太阳能采集基本方式设计43
• 5.1.2 通风井外太阳能采集的原理43-44
• 5.1.3 通风井外太阳能集热系统布置示意图44-45
• 5.2 太阳能传输系统设计45-46
• 5.3 通风井内的水—空气换热装置设计46-48
• 5.3.1 水—空气换热装置换热方式及原理46
• 5.3.2 水—空气换热装置设计图46-47
• 5.3.3 水—空气换热量计算47-48
• 5.4 间接式太阳能通风系统图48-51
• 6 实验设计与过程51-67
• 6.1 实验方案设计51
• 6.2 实验数据采集方案51-55
• 6.2.1 数据采集与仪器设备51-52
• 6.2.2 数据采集点52-55
• 6.2.3 数据采集频率55
• 6.3 实验过程55-56
• 6.4 实验数据处理56-67
• 6.4.1 第一次测试数据分析56-62
• 6.4.2 第二次测试数据分析62-67
• 7 实验结果与理论计算对比分析67-73
• 7.1 实验测试资料分析67-68
• 7.1.1 系统储热量与集热效率分析67
• 7.1.2 太阳辐射强度与集热关系分析67
• 7.1.3 太阳辐射强度与通风量关系分析67-68
• 7.1.4 水流温度与室内空气温度之差和通风量之间的变化关系分析68
• 7.2 实验结果68
• 7.3 理论计算结果68-71
• 7.3.1 相关参数选择68-69
• 7.3.2 空间网络图建立及模拟计算69-71
• 7.4 对比分析71-73
• 8 总结73-77
• 8.1 主要结论73-75
• 8.1.1 各因素对通风量的影响73
• 8.1.2 四个时间段的划分73-74
• 8.1.3 换热与集热74-75
• 8.2 不足与后续研究工作75-76
• 8.3 展望76-77
• 致谢77-79
• 参考文献79-81
• 附录81
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录81
• B. 作者在攻读学位期间参编的标准81
• C. 作者在攻读学位期间申请的专利81

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