太阳能建筑供暖和储热系统的研究

【摘要】： 太阳能是一种分布广泛、清洁可再生的绿色新能源。但太阳能是一种间歇式能源,其辐射受到昼夜、季节以及雨雪天气等因素的影响。因此,将太阳能集热和储热相结合是应用太阳能建筑的合理选择。 本论文主要包括以下五方面的工作: (1)设计并制造了一种壁挂式太阳能集热-供暖-储热系统。对该系统进行了结构设计、试验测试,并对整个系统的供暖效率、储热效率和热损失进行了估算。根据实验结果计算得出:装置的储热效率为20.7%,热效率为36.3%。装有该系统的房间与对照房间相比,白天温度平均提高了4℃,夜间温度平均提高了2.5℃。 (2)设计并建造了一种装有选择性吸热板的太阳墙。对其进行了结构设计、试验测试,并对太阳墙的供暖效率和储热效率进行了估算。计算结果显示:在冬季晴朗的白天(江苏镇江),进入房间的平均热流量可达923W,高于房间的热负荷(910W)。试验房间的平均温度约为18℃,比对照房间温度高约4℃。 (3)利用FLUENT软件,对太阳墙和储热箱进行了模拟。模拟结果显示,太阳墙和储热箱内都有空气流速过慢或者静止不动的区域,严重阻碍了热量的正常输送及储存。 (4)设计了一种新型储热箱,弥补了壁挂式太阳能集热-供暖-储热系统中储热箱的缺陷。设计了一种百叶窗式太阳墙,解决了传统太阳墙存在的一些问题。 (5)对芒硝进行了热性能测试试验,并对试验结果进行了理论分析。试验结果显示:芒硝具有良好的导热性能、合适的相变温度和很大的热容量,但在相变过程中会出现过冷与相分离现象。通过在试验中混入一定量的成核剂和增稠剂,有效地避免了过冷和相分离现象的发生。 【关键词】：太阳能供暖 太阳能建筑 太阳能空气集热器 太阳墙 相变储热材料
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 太阳能建筑与储热概述9-26
• 1.1 太阳能9-10
• 1.2 我国的太阳能资源10-11
• 1.3 太阳能建筑概述11-15
• 1.4 国内外太阳能建筑发展概况15-19
• 1.4.1 国外太阳能建筑发展概况15-17
• 1.4.2 我国太阳能建筑发展概况17-19
• 1.4.3 太阳能建筑未来展望19
• 1.5 储热技术概述19-25
• 1.5.1 储热技术研究的背景和意义19-20
• 1.5.2 储热和储热材料的分类20-22
• 1.5.3 相变材料在国内外研究的现状22-24
• 1.5.4 相变材料在应用中存在的问题24-25
• 1.6 本课题的主要工作25-26
• 第二章 壁挂式太阳能集热-供暖-储热系统26-34
• 2.1 总体结构设计26-28
• 2.2 试验概述28-31
• 2.2.1 试验目的28
• 2.2.2 工作原理及特点28-29
• 2.2.3 试验装置与数据测量29-30
• 2.2.4 试验过程及数据30-31
• 2.3 试验数据分析31-32
• 2.4 结论32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 空气集热器式太阳墙34-46
• 3.1 总体结构设计34-35
• 3.2 试验概述35-37
• 3.2.1 试验目的35
• 3.2.2 工作原理及特点35-36
• 3.2.3 试验装置与数据测量36
• 3.2.4 试验过程及数据36-37
• 3.3 试验数据分析37-38
• 3.4 太阳房热负荷与太阳墙供热量计算38-44
• 3.4.1 太阳房热负荷计算38-43
• 3.4.2 太阳墙供热量计算43-44
• 3.5 结论44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 太阳墙及储热箱的数值模拟46-53
• 4.1 FLUENT软件简介46-48
• 4.2 太阳墙的数值模拟48-50
• 4.2.1 物理模型及假设48
• 4.2.2 控制方程和边界条件48-49
• 4.2.3 模拟结果与分析49-50
• 4.3 储热箱的数值模拟50-53
• 4.3.1 物理模型及假设50-51
• 4.3.2 控制方程和边界条件51
• 4.3.3 模拟结果与分析51-53
• 第五章 太阳能建筑采暖与储热新方案53-57
• 5.1 新型壁挂式储热箱设计方案53-54
• 5.2 百叶窗式太阳墙设计方案54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 第六章 相变储热材料实验与计算57-63
• 6.1 芒硝热性能测试实验57-62
• 6.1.1 实验目的58
• 6.1.2 实验装置和材料58-59
• 6.1.3 实验过程及数据59-61
• 6.1.4 实验分析与结论61-62
• 6.2 本章小结62-63
• 第七章 全文总结及展望63-65
• 7.1 研究工作总结63-64
• 7.2 存在的问题及未来工作展望64-65
• 参考文献65-67
• 硕士期间发表的论文67-68
• 致谢68

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