集熱蓄熱式太陽房對室內(nèi)熱環(huán)境作用機理的研究.pdf

1、太陽能與相變材料的開發(fā)與研究是節(jié)能領(lǐng)域中新的方向。太陽能集熱蓄熱墻是當今收集并存儲太陽能的關(guān)鍵技術(shù)，它是實現(xiàn)建筑與太陽能一體化過程中的重要組成部分，近年來已成為全球研究者普遍關(guān)注與研究的課題。其熱性能對冬季被動式太陽房的采暖效果具有非常重要的影響。本文運用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對太陽能集熱蓄熱墻的傳熱過程進行了研究。
　　本文對太陽能集熱蓄熱墻傳熱過程的基本理論進行了闡述，建立了南京市某集熱蓄熱墻式被動太陽房的數(shù)學模型，

2、通過對集熱蓄熱墻系統(tǒng)和建筑室內(nèi)環(huán)境進行熱平衡分析，確立了集熱蓄熱墻系統(tǒng)和建筑室內(nèi)的熱平衡方程組，以及夾層內(nèi)空氣傳熱與流動過程的控制方程組，運用文獻研究數(shù)據(jù)對本文所建模型進行了對比驗證，模擬結(jié)果與文獻結(jié)果吻合度較好，驗證了本文所選的湍流模型、太陽輻射模型的正確性。本文采用數(shù)值模擬軟件對冬季工況下太陽能集熱蓄熱墻系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵部位的溫度場與速度場、墻體傳熱性能的日變化情況以及衡量室內(nèi)熱舒適性的PMV、PPD指標進行了數(shù)值模擬，給出了集熱蓄熱墻的

3、溫度場、空氣夾層內(nèi)的速度場以及上風口處空氣的溫度與流速的分布云圖、不同時刻集熱蓄熱墻體的溫度場以及空氣夾層內(nèi)的速度場分布云圖，對比了其他條件均相同時，集熱蓄熱式被動太陽房與普通建筑在無輔助熱源情況下的供熱情況以及采暖房間內(nèi)PMV、PPD指標，驗證了本文的太陽能集熱蓄熱墻系統(tǒng)的優(yōu)越性，分析了集熱蓄熱墻系統(tǒng)內(nèi)溫度場以及速度場的分布規(guī)律。
　　此外，本文在可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約能源的基礎(chǔ)上，通過數(shù)值模擬方法對比分析了冬季工況下，不同的相變材料

4、、墻體厚度、上、下通風口中心距、通風口面積、空氣夾層厚度等因素對集熱蓄熱墻系統(tǒng)熱性能的影響，對系統(tǒng)進行了優(yōu)化設(shè)計，使其符合以人為本的理念。對比分析結(jié)果表明，選取相變材料時，除考慮其供熱量，還應(yīng)兼顧相變的使用壽命等其他因素，墻體應(yīng)用相變溫度為49℃、溶解潛熱為213kJ/kg的相變材料時，集熱蓄熱墻系統(tǒng)的供熱量隨著時間的推移波動較平緩，能夠滿足室內(nèi)房間的供熱需求;系統(tǒng)采用厚度為200mm或250mm的加氣混凝土砌塊填充墻時，系統(tǒng)的熱效率較

5、高，熱倒流現(xiàn)象程度減弱，不建議采用厚度為150mm的加氣混凝土砌塊填充墻作為集熱蓄熱墻體的材料;在條件允許的情況下，應(yīng)盡量增加上、下通風口中心距，從而增加集熱蓄熱墻系統(tǒng)向室內(nèi)的供熱量;通風口面積為墻體面積的1％至1.8％之間時，集熱蓄熱墻系統(tǒng)向室內(nèi)的總供熱量最大;空氣夾層厚度過大或者過小都會增加集熱蓄熱墻向外界的熱量損失，最適宜的空氣夾層厚度范圍在50mm至100mm之間。本文的研究結(jié)果為華東地區(qū)太陽能集熱蓄熱墻系統(tǒng)中各主要結(jié)構(gòu)部件的設(shè)