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零消耗被动式太阳能房系统设计与研究

作　者: 井光娥
导　师: 李庆领
学　校: 青岛科技大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 被动式太阳房能量衡算运行性能太阳能烟囱自然通风储能系统
分类号: TU832.17
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文在综合分析太阳能热利用的基础上，根据被动式太阳房的特点，设计了一种附加阳光间式被动式太阳能房，该太阳能房主要包括采暖供热系统、通风制冷系统和太阳能热发电系统等三个子系统。除了依靠建筑自身的供暖外，还利用太阳能季节性地下储热系统储存的太阳热能加热太阳房内地板，以辐射散热的形式提高室内温度。同时，利用Fluent软件对辅助热源系统的作用下室内热环境的变化情况进行模拟分析并得出，以地板辐射供热的形式作为辅助加热形式，可使人体在正常活动的区域里，室内的温度保持相对舒适，而且室内空气流速较低，不会出现尘土飞扬的现象。由于传统资源的有限而使得常规发电形式存在不足，因此，在节能的基础上，利用太阳能热发电系统作为太阳房的供电系统。本文采用以太阳能烟囱热压强化自然通风的形式为主导，并辅以太阳能吸附式制冷系统，改善夏季室内过热的问题，从而可保证夏季室内的热舒适性。利用CFD软件对“烟囱效应”下室内热环境的变化情况进行模拟分析得，在太阳能烟囱的作用下，室内的温度略有升高，但是却加速了室内外空气的交换次数使得室内的湿热环境得以改善，且与无太阳能烟囱时相比，有太阳能烟囱作用时更有利于室内湿热空气的排出。因此，在太阳能烟囱作用下夏季室内的闷热环境可得到较为明显的改善，提高室内人体的舒适性。本文对所设计的被动式太阳房内各个系统能耗及运行经济性进行理论分析，并得出在各个季节的能耗指标均可达到建筑能耗指标，且可满足太阳房在采暖期的供暖需求，可达到节能的目的，同时具有一定的运行经济性和可行性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 太阳房类型  10-12
  1.3 国内外研究现状  12-16
    1.3.1 国内研究现状  12-13
    1.3.2 国外研究现状  13-15
    1.3.3 存在问题  15
    1.3.4 研究意义  15-16
  1.4 主要研究内容  16-17
2 太阳房结构设计  17-29
  2.1 太阳房房体结构及材料选择  17-19
    2.1.1 太阳房房体结构  17-18
    2.1.2 太阳房房体材料  18-19
  2.2 被动式太阳房结构构成  19-28
    2.2.1 太阳能烟囱强化自然通风  19-21
    2.2.2 制冷系统  21-23
    2.2.3 辅助热源系统  23-26
    2.2.4 太阳能热发电系统类型及应用  26-28
  2.3 本章小结  28-29
3 太阳房能耗及性能分析  29-49
  3.1 太阳房内能耗分析  29-33
    3.1.1 太阳房内耗电量  29-30
    3.1.2 太阳房内耗热量  30-33
    3.1.3 太阳房内能耗分析  33
  3.2 太阳房南窗得热量  33-38
    3.2.1 通过玻璃日射得热量的一般算法及公式  34-36
    3.2.2 南窗辐射得热量  36-38
  3.3 太阳能集热器选型及相关计算  38-45
    3.3.1 太阳能集热器  38-39
    3.3.2 平板型集热器  39
    3.3.3 集热器的基本能量方程  39-41
    3.3.4 集热器效率计算公式  41-43
    3.3.5 平板型集热器面积  43-45
  3.4 辅助热源供能分析  45-47
  3.5 太阳房的性能分析  47-48
    3.5.1 太阳房的热性能评价  47
    3.5.2 太阳房经济性评价  47-48
  3.6 本章小结  48-49
4 太阳能烟囱强化自然通风对室内热环境的影响  49-69
  4.1 太阳能烟囱强化通风的研究现状  49-51
    4.1.1 国内研究现状  49-50
    4.1.2 国外研究现状  50
    4.1.3 存在问题  50-51
  4.2 自然通风原理分析  51-55
    4.2.1 热压作用下的自然通风  52-53
    4.2.2 风压作用下的自然通风  53-54
    4.2.3 风压与热压作用下的自然通风  54-55
  4.3 模型建立及边界条件的确定  55-59
    4.3.1 流体流动控制方程  56-57
    4.3.2 物理模型的建立  57
    4.3.3 数学模型及边界条件的确立  57-59
  4.4 数值模拟及结果分析  59-67
    4.4.1 太阳能烟囱作用下对室内热环境的模拟  59-62
    4.4.2 太阳能烟囱热压对室内热环境影响的结果分析  62-65
    4.4.3 有无太阳能烟囱时室内热环境的对比分析  65-67
  4.5 本章小结  67-69
5 储热系统及制冷系统性能研究  69-82
  5.1 储热系统对室内热环境的影响  69-77
    5.1.1 辐射热传递过程  69-70
    5.1.2 辐射换热模型的确定  70-71
    5.1.3 数学计算模型的确定  71-73
    5.1.4 模拟结果及分析  73-77
  5.2 太阳能吸附式制冷系统的热力分析  77-81
    5.2.1 吸附式制冷循环  78-79
    5.2.2 吸附式制冷系统在热力循环过程中的热力计算  79-81
  5.3 本章小结  81-82
6 总结与展望  82-86
  6.1 主要结论与创新点  82-85
    6.1.1 主要结论  82-84
    6.1.2 创新点  84-85
  6.2 展望  85-86
参考文献  86-91
致谢  91-92
攻读硕士期间发表的论文  92-93

零消耗被动式太阳能房系统设计与研究

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