本文選題：太陽房 + 能量傳遞規(guī)律　； 參考：《華中科技大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：使用具有特定傳熱特性的圍護(hù)結(jié)構(gòu),建筑本身即可形成一種空調(diào)效果,讓建筑內(nèi)部在所需的時刻保持舒適。而利用太陽能集熱器提供的熱空氣,則能主動調(diào)節(jié)建筑內(nèi)的溫度。本文即主要研究建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和太陽能集熱器這兩種太陽房典型組件的能量傳遞規(guī)律。 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的能量傳遞規(guī)律研究關(guān)鍵是求解其非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題。針對現(xiàn)有理論模型中,建筑外環(huán)境邊界條件使用標(biāo)準(zhǔn)正弦周期函數(shù)來模擬,而與實際情況不符的缺陷,建立了新的理論模型。模型使用Fourier級數(shù)的方法,構(gòu)造出與實際氣候貼近的邊界條件函數(shù),使用C-N格式對非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程離散化,并使用TDMA算法求解獲得了溫度在時間和空間域上的分布。為檢驗該理論模型,使用不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造的十二棟建筑模型,被置于人工可控環(huán)境的風(fēng)洞中進(jìn)行了實驗。相同條件下的理論模型與實驗結(jié)果一致。這一能量傳遞過程涉及到的兩個重要傳熱特性：延時和衰減,在先前研究中被認(rèn)為是材料的固有屬性,而在本文的理論與實驗結(jié)果中都被發(fā)現(xiàn)為室外溫度波的因變量,且存在峰值延時與谷值延時。接下來,分析了中國武漢市在全年不同月的室外溫度波,研究并獲得了延時和衰減隨不同室外溫度波波形的變化規(guī)律。 太陽能集熱器內(nèi)的能量傳遞規(guī)律研究關(guān)鍵是求解其穩(wěn)態(tài)傳熱傳質(zhì)問題。一個可模擬集熱器實際運(yùn)行工況的室內(nèi)測試實驗臺被搭建起來,以研究集熱器在實際應(yīng)用時的能量傳遞規(guī)律。同時,這一傳熱傳質(zhì)問題的數(shù)學(xué)模型也被建立起來。模型應(yīng)用迎風(fēng)差分格式離散化空氣流道的控制方程后,求解代數(shù)方程組獲得了空氣速度場和壓力場。然后應(yīng)用中心差分格式建立了整個集熱器的能量平衡關(guān)系式,而實現(xiàn)了溫度場的求解。在用實驗結(jié)果對理論模型進(jìn)行驗證后,理論模型被擴(kuò)大到比實驗中更普適的工況,獲得了在考慮了集熱量與風(fēng)機(jī)功率的情況下,流量改變時,出口溫度和熱力-水力綜合效率等表征參數(shù)的變化規(guī)律,并得到了不同外界環(huán)境下集熱器最佳運(yùn)行流量值。另一方面,為提高集熱器的太陽能利用率,提出了一種純機(jī)械式太陽跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用外接設(shè)備自身的重力,將熱脹冷縮元件引起的作用力失衡放大,帶動外接設(shè)備轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)對太陽的實時跟蹤。 最后,研究了同時使用圍護(hù)結(jié)構(gòu)和太陽能集熱器這兩種太陽房組件,來對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法。使用前文所述的理論模型,針對中國大同的辦公建筑,在采暖季的采暖需求下,求解了建筑內(nèi)壁面在一天中的溫度波動、集熱器輸出溫度和室內(nèi)熱舒適度在一天中的變化情況。研究結(jié)果認(rèn)為,在該種氣候條件及采暖需求下,使用低延時與低衰減系數(shù)的圍護(hù)結(jié)構(gòu),并在一定時間內(nèi)打開空氣集熱器,可降低室內(nèi)采暖能耗并獲得舒適的室內(nèi)環(huán)境。 本文對典型太陽房組件的能量傳遞規(guī)律進(jìn)行了研究,主要獲得了圍護(hù)結(jié)構(gòu)非穩(wěn)態(tài)傳熱,以及太陽能空氣集熱器傳熱傳質(zhì)的理論與實驗?zāi)Ｐ�。此�?還獲得了一種太陽跟蹤裝置,得到了實際應(yīng)用條件下,圍護(hù)結(jié)構(gòu)樣式和集熱器的選用方法。
[Abstract]:By using the enclosure structure with specific heat transfer characteristics , the building itself can form an air - conditioning effect , so that the interior of the building can be kept comfortable at the required time .

In this paper , a new theoretical model is established by using the method of Fourier series to simulate the unsteady heat conduction equation and to use the TDMA algorithm to solve the two important heat transfer characteristics : delay and attenuation .

The energy transfer law of solar heat collector is the key to solve the problem of steady heat and mass transfer . An indoor test bench which can simulate the actual operation condition of heat collector is set up to study the energy transfer law of heat collector in practical application .

in that end , the two solar house components use both the enclosure structure and the solar heat collector are used to adjust the indoor environment .

In this paper , the energy transfer law of typical solar house components is studied . The theory and experimental model of heat and mass transfer of the enclosure structure are obtained . In addition , a solar tracking device is obtained , and the selection method of enclosure structure style and heat collector is obtained under the practical application conditions .
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU111.4;TK513.1

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本文編號：1924686