發(fā)布時(shí)間：2018-06-02 03:37

  本文選題：太陽(yáng)能與建筑一體化 + 空氣集熱�。� 參考：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：隨著能源、環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻,可再生能源的利用、研究和發(fā)展迫在眉睫。太陽(yáng)能依靠其廣泛、清潔以及利用簡(jiǎn)便的特點(diǎn)備受矚目,太陽(yáng)能與建筑一體化技術(shù)合理地將建筑的用能需求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與太陽(yáng)能利用相結(jié)合,克服了太陽(yáng)能能流密度低、分散性強(qiáng)的不利條件,是太陽(yáng)能利用的重要途徑。太陽(yáng)能與建筑一體化技術(shù)中,建筑采暖系統(tǒng)和太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是應(yīng)用較為普遍的方式。 主動(dòng)式太陽(yáng)能空氣集熱系統(tǒng)可以應(yīng)用于北向建筑房間的采暖,空間大、縱深長(zhǎng)的工業(yè)建筑采暖、通風(fēng),以及拓展應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的干燥等,應(yīng)用前景廣闊。由于空氣的密度、熱容和導(dǎo)熱系數(shù)較小,空氣集熱器的光熱轉(zhuǎn)換效率偏低。本文提出一種鍍有選擇性吸收涂層、帶平行翅片結(jié)構(gòu)的雙流道式空氣集熱器,利用選擇性吸收涂層減少吸熱板的輻射熱損,翅片和雙流道換熱結(jié)構(gòu)可以增大空氣與吸熱板的換熱面積。搭建了空氣集熱器的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái),并對(duì)單塊集熱器以及兩塊集熱器串聯(lián)工況的空氣集熱性能分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,這種新型結(jié)構(gòu)集熱器熱效率高于傳統(tǒng)的空氣集熱器；串聯(lián)之后效率有所降低,但獲得了更高的出口溫度,在環(huán)境溫度為0℃左右的寒冷冬季,可獲得超過(guò)70℃的熱空氣,對(duì)建筑采暖以及工農(nóng)業(yè)的應(yīng)用具有非常重要的意義。 本文建立了雙流道式空氣集熱器的理論模型,對(duì)空氣集熱器熱性能進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,并與實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析,結(jié)果顯示數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較高的吻合度。利用驗(yàn)證后的理論模型研究了吸熱板表面吸收涂層的特性、背板保溫層厚度、上下流道高度比例以及翅片結(jié)構(gòu)對(duì)空氣集熱器性能的影響。建立了上流道式、下流道式空氣集熱器的理論模型,并結(jié)合己建立的雙流道式空氣集熱器理論模型,對(duì)三種不同流道結(jié)構(gòu)的空氣集熱器進(jìn)行了熱效率分析和(?)分析,基于熱力學(xué)第一定律和第二定律對(duì)三種流道結(jié)構(gòu)條件下空氣集熱器的空氣流道高度進(jìn)行了研究和優(yōu)化。 在大型建筑采暖或工農(nóng)業(yè)應(yīng)用中,由于空氣集熱系統(tǒng)通常為大面積聯(lián)用,單一的空氣集熱功能導(dǎo)致系統(tǒng)全年利用率不高。基于此問(wèn)題,結(jié)合空氣集熱和水集熱的換熱特點(diǎn),本文研制出一種基于主動(dòng)式空氣集熱的雙效集熱模塊,該模塊可以實(shí)現(xiàn)集熱空氣和集熱水功能。模塊組成的集熱系統(tǒng)可在冬季為工業(yè)廠房、北向建筑等提供熱空氣采暖,其他季節(jié)提供工業(yè)過(guò)程所需要的熱水,大大提升了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和太陽(yáng)能利用率。本文分別搭建了模塊主動(dòng)式空氣集熱和自然循環(huán)式水集熱的實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)和理論模型并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,模塊在兩種集熱模式下均具有較高熱效率。利用經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的理論模型在考慮模塊兩種集熱模式的情況下對(duì)雙效集熱模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和優(yōu)化,并對(duì)空氣-水復(fù)合集熱性能進(jìn)行了研究,結(jié)果顯示模塊在復(fù)合集熱模式下全天平均集熱效率比單獨(dú)集熱空氣或單獨(dú)集熱水更高。 與我國(guó)北方住宅建筑結(jié)合的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在冬季存在防凍問(wèn)題,而用于建筑采暖的太陽(yáng)能被動(dòng)采暖技術(shù),如Trombe墻、改進(jìn)后的利用金屬薄板作為吸熱板的Barra-Costantini墻等在非采暖季存在閑置現(xiàn)象,炎熱的夏季甚至?xí)斐山ㄖ^(guò)熱。本文針對(duì)此問(wèn)題,提出一種基于被動(dòng)采暖功能的被動(dòng)式雙效集熱模塊。采暖季利用被動(dòng)采暖功能為建筑供熱,非采暖季運(yùn)行集熱水功能提供生活熱水,提高了系統(tǒng)的全年利用率及經(jīng)濟(jì)性。由于太陽(yáng)能被動(dòng)采暖建筑室內(nèi)溫度晝夜波動(dòng)較大,本文創(chuàng)新性地提出將被動(dòng)式雙效集熱模塊與炕建筑結(jié)合,建立了模塊與炕建筑結(jié)合的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)和理論模型,并對(duì)模塊的被動(dòng)采暖模式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論研究。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示,安裝集熱模塊的炕房間在被動(dòng)采暖作用下,白天室內(nèi)平均溫度最高可超過(guò)14℃,炕的蓄熱特性較好的起到了減小室內(nèi)溫度波動(dòng)的作用,在僅運(yùn)行被動(dòng)采暖條件下室內(nèi)夜間最低溫度高于6℃；在控制房間溫度不低于18℃的工況下,測(cè)試房在模塊被動(dòng)采暖作用下與對(duì)比房相比24小時(shí)可以節(jié)省耗電量3.5kh。利用經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的理論模型對(duì)集熱模塊的被動(dòng)采暖性能進(jìn)行了理論研究,并對(duì)模塊流道高度進(jìn)行了優(yōu)化,結(jié)果顯示模塊流道高度應(yīng)不小于4cm。 最后,結(jié)合被動(dòng)式雙效集熱模塊的特點(diǎn),建立了帶窗的實(shí)際建筑與模塊相結(jié)合系統(tǒng)的理論模型,對(duì)模塊在不同季節(jié)運(yùn)行不同集熱模式的性能以及對(duì)建筑的影響進(jìn)行了理論研究。結(jié)果顯示,在太陽(yáng)輻照較好的冬季,白天可以使室內(nèi)溫度近7個(gè)小時(shí)維持在18℃以上：在冬季陰天條件下以及夏季運(yùn)行集熱水模式亦有效降低建筑負(fù)荷。
[Abstract]:With the increasingly severe energy and environmental problems , the utilization , research and development of renewable energy are imminent . Solar energy and building integration technology can be used in the solar energy and building integration technology to overcome the disadvantages of low solar energy flow density and strong dispersibility , which is an important way for solar energy utilization .

The invention provides a double - flow channel type air heat collector with a selective absorption coating and a parallel fin structure , which can increase the heat exchange area between the air and the heat absorption plate .
The efficiency is reduced after series , but a higher outlet temperature is obtained . In the cold winter with the ambient temperature of 0 鈩，

本文編號(hào)：1967201