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太阳墙系统热性能的研究

作　者: 王远锋
导　师: 高立新
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 供热、供燃气、通风与空调工程
关键词: 太阳墙系统 集热效率 热性能 热损失
分类号: TU18
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着经济和生产的高速发展以及人们生活水平的提高,人们所面临的能源和环境压力也越来越大。太阳能是最重要的可再生能源之一,具有清洁、丰富和分布广泛等优点。太阳墙系统是太阳能空气加热技术与建筑一体化的有效结合,充分利用了太阳能和室外新鲜空气来为室内提供热量和足够的新风,为太阳能热利用提供了一种新的途径。本课题主要从实验和理论分析两个方面对无盖板渗透型太阳能空气集热器(太阳墙)在实际建筑应用中的热性能进行研究。文中介绍了太阳墙系统热性能实验台的搭建过程以及实验过程中所需要的试验仪表。通过实验,对太阳墙系统各部分温度在闷晒和抽吸工况下进行了分析。研究发现集热板内表面温度要高于外表面温度,并且这个温差随着系统运行风量的加大而逐渐减小。通过实验数据,分析了一些动态参数对太阳墙系统热性能的影响。发现在室外空气温度和太阳辐射强度都变化不大的时段里,太阳墙系统在高档风量运行下集热效率更高,而在低档风量运行下集热效率较低。分析了安装太阳墙系统后,对建筑外墙体的影响以及太阳墙集热板表面温度分布问题。理论分析了太阳墙系统热损失问题,并得建立了太阳墙板能量平衡方程。根据理论模型,通过数值计算分析了太阳辐射强度、室外风速、表面抽吸速率、室外空气温度以及集热板的吸收率、发射率等对太阳墙系统热性能的影响。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-17
  1.1 研究背景  8-9
    1.1.1 建筑物能源消耗及环境问题  8
    1.1.2 室内空气品质问题  8-9
    1.1.3 太阳能建筑一体化问题  9
  1.2 太阳墙系统简介  9-11
    1.2.1 太阳墙系统工作原理  9-10
    1.2.2 太阳墙系统  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-16
    1.3.1 国外研究现状及应用实例  12-14
    1.3.2 国内研究现状及应用实例  14-16
  1.4 研究的目的和意义  16
  1.5 课题的主要研究内容  16-17
第2章 太阳墙系统热性能实验台  17-28
  2.1 热性能实验台简介  17-20
    2.1.1 实验系统的组成  17-18
    2.1.2 试验所用集热板的设计组装  18-20
  2.2 实验测试仪器选择及布置  20-27
    2.2.1 风速风向的测定  20-21
    2.2.2 太阳辐射强度的测定  21-22
    2.2.3 温度的测定  22-25
    2.2.4 风量的测定  25-27
  2.3 本章小结  27-28
第3章 太阳墙系统热性能的实验研究  28-57
  3.1 闷晒条件下太阳墙系统各部分温度分析  28-33
    3.1.1 测试日的基本情况  28-29
    3.1.2 集热板内外表面温度分析  29-30
    3.1.3 两种板材外表面温度比较  30-31
    3.1.4 出口空气温度分析  31-33
  3.2 抽吸条件下太阳墙系统各部分温度分析  33-40
    3.2.1 低档风量运行下系统各部分温度分析  33-35
    3.2.2 中档风量运行下系统各部分温度分析  35-38
    3.2.3 高档风量运行下系统各部分温度分析  38-40
  3.3 空腔中各部分温度分析  40-42
  3.4 性能分析  42-49
    3.4.1 室外空气温度的影响  42-46
    3.4.2 抽吸风量对集热器热性能的影响  46-48
    3.4.3 集热板的热交换效率分析  48-49
  3.5 集热板内表面温度与集热板所扣墙体外表面温度分析  49-51
  3.6 太阳墙系统对建筑外墙的影响  51-53
  3.7 太阳墙集热板表面温度分布分析  53-56
  3.8 本章小结  56-57
第4章 太阳墙系统热性能的模拟分析  57-67
  4.1 太阳墙系统的数学模型  57-62
    4.1.1 辐射热损失  57-58
    4.1.2 对流热损失  58-62
  4.2 太阳墙板热平衡分析  62-63
  4.3 太阳墙系统实际热性能与模拟结果的比较  63-66
  4.4 本章小结  66-67
第5章 太阳墙系统热性能的影响因素分析  67-75
  5.1 表面抽吸速率对太阳墙系统热性能的影响  67-68
  5.2 辐射强度对太阳墙系统热性能的影响  68-69
  5.3 集热板发射率对出口空气温度的影响  69-70
  5.4 室外空气温度对太阳墙系统热性能的影响  70-71
  5.5 室外风速对太阳墙系统热性能的影响  71-72
  5.6 集热板发射率和吸收率对供热量的影响  72-74
  5.7 本章小结  74-75
结论  75-76
参考文献  76-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑基础科学 > 其他科学技术在建筑中的应用
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