蘭州地區(qū)太陽能相變集熱蓄熱墻系統(tǒng)熱特性數(shù)值研究.pdf

1、隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)化率不斷提高，建筑能耗引起了廣泛的關注。太陽能作為目前地球上儲量最豐富的可再生能源之一，以其安全、經(jīng)濟、無污染的特點，被廣泛應用于各個領域。太陽能集熱蓄熱墻系統(tǒng)是太陽能利用技術與建筑一體化技術的有機結合，充分發(fā)揮了建筑節(jié)能的特點。為了提高太陽能集熱蓄熱墻系統(tǒng)的集熱效率，在傳統(tǒng)型太陽能集熱蓄熱墻系統(tǒng)的基礎上，采用相變材料構建相變墻體，利用Fluent軟件，對太陽能相變集熱蓄熱墻系統(tǒng)進行數(shù)值研究，探討在蘭州地區(qū)應

2、用太陽能相變集熱蓄熱墻系統(tǒng)的可行性和舒適性。本文的研究內(nèi)容及結果如下：
　　（1）在實際過程中，由于室外環(huán)境溫度和太陽輻射強度等參數(shù)存在著周期性的變化，導致太陽能相變集熱蓄熱墻系統(tǒng)的傳熱過程是一種非穩(wěn)態(tài)的周期性過程。為了保證數(shù)據(jù)的準確性，要求對太陽能相變集熱蓄熱墻系統(tǒng)熱性能的數(shù)值研究在非穩(wěn)態(tài)條件下進行。在相變傳熱理論的基礎上，通過建立太陽能相變集熱蓄熱墻系統(tǒng)二維模型并進行數(shù)值模擬，對太陽能相變集熱蓄熱墻系統(tǒng)在不同時刻不同外界條件下

3、溫度場和速度場等的變化情況進行探討。模擬房間的平均溫度較當日室外環(huán)境最低溫度高27K左右，較室外環(huán)境的平均溫度高17K左右，證明了在蘭州地區(qū)應用相變太陽墻系統(tǒng)的可行性。同時，在考慮不同空氣夾層寬度的情況下，對二維太陽能相變集熱蓄熱墻系統(tǒng)進行優(yōu)化分析，綜合考慮空氣夾層進出口平均溫差及空氣流量大小兩方面因素，得出空氣夾層寬度以15cm為宜。
　?。?）建立了太陽能相變集熱蓄熱墻系統(tǒng)三維模型，與二維太陽能集熱蓄熱墻系統(tǒng)相變材料板的使用方

4、式不同，在三維系統(tǒng)模型中，將相變材料添加到重質(zhì)墻體中，組成相變墻體式太陽墻系統(tǒng)。對三維相變墻體式太陽墻系統(tǒng)進行數(shù)值模擬，同時，為了驗證相變墻體在系統(tǒng)中的儲熱效果，與三維傳統(tǒng)型太陽能集熱蓄熱墻系統(tǒng)進行對比，通過分析太陽能相變集熱蓄熱墻系統(tǒng)的送風風速及房間內(nèi)溫度的變化規(guī)律，表明太陽能相變集熱蓄熱墻系統(tǒng)在蘭州地區(qū)應用具有較好的可行性和舒適性。此外，數(shù)值模擬結果表明太陽能相變集熱蓄熱墻系統(tǒng)流場的變化趨勢與太陽輻射強度和室外環(huán)境溫度之間存在密切的