我國(guó)牧區(qū)畜牧業(yè)主要分布在北方地區(qū),寒冷地區(qū)冬季氣候惡劣,對(duì)牲畜生長(zhǎng)十分不利,需要利用主動(dòng)式供暖技術(shù),改善圈舍冬季室內(nèi)溫度。本文詳細(xì)介紹了太陽(yáng)能熱風(fēng)土壤蓄熱供暖系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理,在此基礎(chǔ)上分別建立了兩級(jí)加熱無(wú)蓋板滲透型集熱器和土壤空氣換熱器的數(shù)學(xué)模型。為探究系統(tǒng)在寒冷地區(qū)畜牧業(yè)的應(yīng)用效果,本文將其應(yīng)用于達(dá)茂旗地區(qū)一羊舍中。根據(jù)太陽(yáng)輻射和兩級(jí)加熱型集熱器的理論模型,利用MATLAB軟件計(jì)算出集熱器出口熱風(fēng)全年逐時(shí)溫度。分析了土壤熱物理性質(zhì)和土壤空氣換熱器換熱性能的影響因素,利用FLUENT軟件建立土壤空氣換熱器和羊舍的三維瞬態(tài)模型,分別模擬系統(tǒng)在蓄熱期和供暖期的工作性能。結(jié)果表明,集熱器出口處熱風(fēng)溫度大部分時(shí)間在30℃以上,空氣溫升在25℃以上,即使在冬季,白天大部分時(shí)間的熱風(fēng)溫度也可滿(mǎn)足向室內(nèi)供暖需求。系統(tǒng)蓄熱期為4個(gè)月（6月1日～9月21日）,在蓄熱期結(jié)束時(shí),土壤溫度為41.9℃,共升溫26.9℃;供暖期共7個(gè)月（9月22日～4月30日）,除1月下旬至3月下旬室內(nèi)溫度無(wú)法達(dá)到10℃,其他時(shí)間室內(nèi)溫度和系統(tǒng)換熱效率均能達(dá)到預(yù)期要求,系統(tǒng)運(yùn)行情況良好。最后本文對(duì)系統(tǒng)性能提出了改進(jìn)措... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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太陽(yáng)能熱風(fēng)土壤蓄熱供暖系統(tǒng)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)業(yè)論文1.2.2太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)分為集熱器和輸送系統(tǒng)兩部分，能夠利用太陽(yáng)能將室外新鮮空氣加熱并送入室內(nèi)，起到供暖和供給新風(fēng)雙重作用。無(wú)蓋板滲透型集熱器（UnglazedTranspiredCollector，簡(jiǎn)稱(chēng)UTC）是一種以空氣為載熱體的太陽(yáng)能集熱器[6]。集熱器安裝在建筑南墻，由集熱板、墻體和集熱板與墻體之間形成的10~20cm厚度空氣間層構(gòu)成，其他四面做隔熱處理，如圖1-2。集熱板為1-2mm厚的多孔金屬板，表面噴涂選擇性吸收涂料，能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能。多孔集熱板上小孔與空氣間層和建筑內(nèi)部通風(fēng)管道連通，與風(fēng)機(jī)和風(fēng)閥形成輸送系統(tǒng)。其工作原理是，沖有小孔的集熱板在太陽(yáng)輻射作用下吸熱升溫，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，室外空氣由于負(fù)壓從小孔進(jìn)入集熱器，并沿空氣間層上升，在流動(dòng)過(guò)程中吸收太陽(yáng)能集熱板中熱量，最后通過(guò)管道進(jìn)入供暖房間或蓄熱系統(tǒng)中。滲透型集熱器以空氣為傳熱介質(zhì)，與太陽(yáng)能熱水器相比，優(yōu)勢(shì)明顯。（1）系統(tǒng)啟動(dòng)快，工作范圍廣，冬季運(yùn)行時(shí)無(wú)需考慮凍結(jié)問(wèn)題；（2）傳熱介質(zhì)對(duì)設(shè)備管道沒(méi)有腐蝕作用；（3）系統(tǒng)對(duì)密封性要求較低；（4）可引入新鮮空氣，保證室內(nèi)通風(fēng)良好，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。圖1-2無(wú)蓋板滲透型集熱器結(jié)構(gòu)圖UTC相比于平板型空氣集熱器有很多優(yōu)點(diǎn)（1）集熱效率高，正常工作時(shí)，集熱效率可達(dá)到60~70%，集熱器出口空氣溫升達(dá)到16~40℃；（2）集熱板面積相同的條件下，UTC可處理的新風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于平板型空氣集熱器，可以更好的滿(mǎn)足使用者對(duì)新風(fēng)的需求；（3）易于與屋頂、墻體等建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，滿(mǎn)足建筑一體化需求。（4）適用范圍廣，不僅可以用于各種類(lèi)型建筑供暖、預(yù)-3-

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)業(yè)論文本文中土壤空氣換熱系統(tǒng)采用多管并聯(lián)、開(kāi)式循環(huán)與閉式循環(huán)相結(jié)合的空氣循環(huán)形式，如圖1-3。蓄熱期間，系統(tǒng)引入的空氣來(lái)源是經(jīng)過(guò)集熱器加熱的室外新風(fēng)，與土壤換熱后由建筑通風(fēng)口排出，為開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)；放熱期間，室外氣溫較低，系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)采用室內(nèi)回風(fēng)，通風(fēng)口關(guān)閉，室內(nèi)空氣通過(guò)土壤換熱升溫后再送回室內(nèi)，為閉式循環(huán)系統(tǒng)。地埋管蓄熱土壤圖1-3多管并聯(lián)式土壤空氣換熱系統(tǒng)示意圖1.2.4控制系統(tǒng)太陽(yáng)能熱風(fēng)土壤蓄熱供暖系統(tǒng)可分為三種運(yùn)行模式，分別為土壤蓄熱、熱風(fēng)供暖、土壤取熱供暖�？刂葡到y(tǒng)以溫度作為風(fēng)機(jī)和閥門(mén)開(kāi)閉、調(diào)節(jié)的判斷依據(jù)，根據(jù)熱風(fēng)溫度、室內(nèi)外溫度和土壤溫度判斷系統(tǒng)運(yùn)行模式。在夏季蓄熱期，日照時(shí)間長(zhǎng)，室外溫度較高，建筑無(wú)需供暖，系統(tǒng)只有土壤蓄熱一種運(yùn)行模式。白天，熱風(fēng)溫度高于土壤溫度（入風(fēng)口處），出風(fēng)口a關(guān)閉，熱風(fēng)從集熱器的出風(fēng)口，通過(guò)管道進(jìn)入土壤空氣換熱系統(tǒng)，將熱量傳遞給土壤，土壤吸熱升溫。與土壤換熱后，帶有余熱的空氣從出風(fēng)口b進(jìn)入室內(nèi)，由通風(fēng)口排出。晚上或太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較小時(shí)，熱風(fēng)低于土壤溫度，系統(tǒng)停止運(yùn)行。在冬季供暖期，分為以下幾種情況：（1）熱風(fēng)溫度高于土壤溫度（出風(fēng)口處），系統(tǒng)采用土壤蓄熱模式。（2）室外氣溫高于設(shè)定溫度（10℃），且熱風(fēng)溫度低于土壤溫度和室內(nèi)溫度。此時(shí)熱風(fēng)溫度達(dá)不到給土壤蓄熱的溫度，也無(wú)法給室內(nèi)供暖，系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)，既不蓄熱，也不供暖。（3）室外氣溫高于設(shè)定溫度，熱風(fēng)溫度低于土壤溫度（出風(fēng)口處），高于室外氣溫。此時(shí)熱風(fēng)雖達(dá)不到可以給土壤蓄熱的溫度，但可以直接給室內(nèi)供暖。-5-


本文編號(hào)：3112552