集熱蓄熱墻傳熱過程及優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、集熱蓄熱墻是被動式太陽房應(yīng)用中一種主要的集熱構(gòu)件,它的熱性能對于被動式太陽房房間的采暖效果具有重要影響。由于室外溫度參數(shù)和太陽輻射參數(shù)在周期性的變換,所以集熱蓄熱墻的傳熱過程的是一種周期性的非穩(wěn)態(tài)過程,對集熱蓄熱墻的熱性能的研究必須在非穩(wěn)態(tài)條件下進行。本文采用理論分析、現(xiàn)場測試和數(shù)值模擬三種方法對這一過程進行了研究。
　　建立了集熱蓄熱墻傳熱過程的數(shù)學(xué)模型,給出了墻體表面入射的太陽輻射瞬時值的計算方法,以及室外周期性溫度波的數(shù)學(xué)描

2、述;建立了集熱蓄熱墻和房間圍護結(jié)構(gòu)熱平衡方程組、空氣夾層傳熱與流動過程控制方程組,給出了墻體的對流供熱量、導(dǎo)熱供熱量的計算方法。通過對各方程組的聯(lián)立,得到了影響集熱蓄熱墻熱性能的主要影響因素。
　　研究以青海省剛察縣太陽能試點工程為對象,利用實測方法研究了集熱蓄熱墻的在非穩(wěn)態(tài)條件下的對流和導(dǎo)熱供熱規(guī)律,以及室內(nèi)溫度的變化規(guī)律。結(jié)果表明:“240mm磚墻+50mm苯板+瓦楞鐵皮”結(jié)構(gòu)的集熱蓄熱墻供熱效率較高,可達34.5％,且具有良

3、好的保溫性能。得到通風(fēng)口最佳啟閉管理方案,即通風(fēng)孔在日出后2小時開啟,在日落前1小時關(guān)閉效果較佳。
　　利用數(shù)值計算方法對集熱蓄熱墻熱性能的影響因素進行了研究。分析了空氣夾層厚度、通風(fēng)孔面積、上下通風(fēng)孔的中心距、墻體厚度、墻體材料對熱性能的影響關(guān)系,并且利用現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)對數(shù)值計算方法進行驗證。數(shù)值計算結(jié)果表明:夾層厚度的最佳取值范圍為50mm到100mm;通風(fēng)孔面積的推薦值為墻體面積的1%到2%;增加通風(fēng)孔的中心距,能夠顯著提高空