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太阳能建筑集热与储热系统的研究

发布时间:2015-05-06 13:50 作者:采集侠 来源:网络整理 点击: 字号:

太阳能建筑集热与储热系统的研究

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太阳能建筑集热与储热系统的研究

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太阳能建筑集热与储热系统的研究

太阳能建筑集热与储热系统的研究

作    者: 苏文佳

来    源: 江苏大学 2008年

摘    要: 传统能源的大量消耗和日趋枯竭,已严重影响了人类社会的可持续发展。太阳能建筑作为开发和利用新能源的重要内容,有着巨大的社会效益和经济效益。我国是太阳能资源十分丰富的国家,为太阳能的利用提供了有利条件。太阳能在建筑中的热利用即太阳能采暖,有着广阔的市场应用前景。 本课题针对太阳能建筑中的主要问题,即集热和储热系统,进行以下四方面的研究。 (1)设计了一种太阳能平板集热/储热系统,将集热器与储热单元结合在一起,达到了既能有效地将太阳能储存、又能减少集热器热损失并提高热效率的目的。通过对集热/储热系统和普通集热器传热过程的分析,建立了热网络图,计算出了两者的理论热效率,对比显示前者远远高于后者。 (2)设计建造了屋顶集热式太阳能供暖系统,该系统将太阳能空气集热器安装于平房房顶,用管道和轴流风机将热空气引入室内,为太阳能建筑供暖。经热工计算,求得实验用太阳能建筑耗热量和所需集热器的面积。将设计的集热器应用于屋顶太阳能供暖系统,通过实际测试验证系统的供暖效果。结果显示,在冬季晴朗的白天(江苏镇江),屋顶集热式实验太阳能建筑的室内温度最高可达20℃,平均温度约为18℃,比对照房间温度高约6℃。进入房间的平均热流量(持续5小时)可达2276W(134W/m~2),而房间热负荷为2038W(120W/m~2),前者比后者高约10%。而对于一般保温较好的建筑物,单位面积的热负荷为30 W/m~2。因此,如果加强房屋保温,并增加储热系统,白天的富余热能完全可以满足夜间供暖的需要,从而实现冬季24小时为建筑物有效供热。 (3)设计安装了壁挂集热式太阳能供暖系统,该系统将太阳能空气集热器安装于建筑南外墙上,集热器出口安装一小型风机直接接入室内,将热空气导入太阳能建筑中为其供暖。对于壁挂集热式实验太阳能建筑,室内温度最高可达24℃,平均温度约为21℃,比对照房间温度高约6℃,比环境温度高约11℃。进入房间的平均热流量(持续6小时)可达779W(27W/m~2),而房间热负荷为493W(17W/m~2),前者比后者高约37%。因此,本壁挂集热式太阳能建筑供暖系统在冬季可有效为房间供暖,多余的37%的热量可以利用储热装置储存起来,从而实现夜间和阴雨天的供暖。 (4)最后,在分析了各种储热材料的基础上,选择石蜡作为太阳能建筑的相变储热材料(PCM),对其各种性能进行了实验研究,对石蜡在储热过程中存在的问题提出了相应的解决方法,并针对本太阳能建筑设计了两种储热方案,其可行性还有待进一步实验验证。

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学位级别:  硕士

所属学科馆:

工程科技馆

新能源馆

数据库类型:


目  录

▪ 摘要

5-7

▪ ABSTRACT

7-11

▪ 第一章 太阳能建筑与储热技术概述

11-31

▪ 1.1 太阳能

11-13

▪ 1.2 我国的太阳能资源

13-14

▪ 1.3 太阳能建筑概述

14-18

▪ 1.4 国内外太阳能建筑发展概况

18-23

▪ 1.4.1 国外太阳能建筑发展概况

18-20

▪ 1.4.2 我国太阳能建筑发展概况

20-23

▪ 1.4.3 太阳能建筑未来的发展方向

23

▪ 1.5 太阳能储热概述

23-29

▪ 1.5.1 太阳能储热的意义

23

▪ 1.5.2 储热和储热材料的分类

23-26

▪ 1.5.3 太阳能储热的国内外研究现状

26-27

▪ 1.5.4 储热技术的新发展

27-29

▪ 1.6 本课题的主要工作

29-31

▪ 第二章 太阳能平板集热/储热系统

31-41

▪ 2.1 总体结构设计

31-32

▪ 2.2 实验概述

32-36

▪ 2.2.1 实验目的

32-33

▪ 2.2.2 测量参数与测量仪器

33-34

▪ 2.2.3 闷晒集热对比实验

34-35

▪ 2.2.4 房间内放热实验

35

▪ 2.2.5 保温箱内放热实验

35-36

▪ 2.3 集热/储热系统的储热效率和集热器热效率计算

36-40

▪ 2.3.1 集热/储热系统的储热效率

36

▪ 2.3.2 集热/储热系统的热效率

36-39

▪ 2.3.3 普通集热器的热效率计算

39

▪ 2.3.4 结论

39-40

▪ 2.4 本章小结

40-41

▪ 第三章 屋顶太阳能供暖系统

41-59

▪ 3.1 屋顶太阳能供暖系统的结构设计

41-43

▪ 3.2 工作原理

43

▪ 3.3 太阳能空气集热器的设计

43-46

▪ 3.3.1 吸热板的设计

44-45

▪ 3.3.2 集热器透明盖板的设计

45-46

▪ 3.4 实验装置与数据测量

46-48

▪ 3.4.1 实验数据

47

▪ 3.4.2 实验数据分析

47-48

▪ 3.5 屋顶太阳能建筑热负荷及供热量计算

48-54

▪ 3.5.1 热负荷计算

48-53

▪ 3.5.2 供热量计算

53-54

▪ 3.6 集热器热效率计算

54-57

▪ 3.6.1 热效率计算

54-57

▪ 3.6.2 结论

57

▪ 3.7 本章小结

57-59

▪ 第四章 壁挂太阳能供暖系统

59-69

▪ 4.1 总体结构设计

59

▪ 4.2 实验装置与数据测量

59-61

▪ 4.2.1 实验数据

60-61

▪ 4.2.2 实验数据分析

61

▪ 4.3 壁挂太阳能建筑热负荷及供暖系统供热量计算

61-64

▪ 4.3.1 热负荷计算

61-63

▪ 4.3.2 供暖系统供热量计算

63-64

▪ 4.4 集热器热效率计算

64-67

▪ 4.4.1 热效率计算

64-66

▪ 4.4.2 结论

66-67

▪ 4.5 本章小结

67-69

▪ 第五章 太阳能储热的设计、实验与计算

69-77

▪ 5.1 绪论

69-70

▪ 5.2 石蜡的热性能实验

70-73

▪ 5.2.1 实验目的

70

▪ 5.2.2 实验装置和材料

70-71

▪ 5.2.3 实验过程和数据

71-72

▪ 5.2.4 实验结论

72-73

▪ 5.3 潜热储热系统计算和设计

73-75

▪ 5.3.1 储热材料的计算

73

▪ 5.3.2 储热设计方案之一

73-75

▪ 5.3.3 储热设计方案之二

75

▪ 5.4 本章小结

75-77

▪ 第六章 全文总结及展望

77-79

▪ 6.1 研究工作总结

77-78

▪ 6.2 存在的问题及未来工作展望

78-79

▪ 参考文献

79-81

▪ 硕士期间发表的论文

81-82

▪ 致谢

82

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