太陽能空氣集熱建筑模塊熱輸運控制方法的研究.pdf

1、基于Trombe墻原理的被動式太陽房在我國北方廣大農(nóng)村地區(qū)得到了一定程度的應(yīng)用，為了改善夏季過熱狀況及適應(yīng)既有建筑改造和城市建筑的使用要求，新研制開發(fā)的太陽能空氣集熱器不斷應(yīng)運而生。但是，迄今為止關(guān)注點集中在集熱器單體熱性能方面的研究居多，常常出現(xiàn)集熱效率較高，但采暖效果卻不理想的現(xiàn)象，這說明采用太陽能集熱模塊進(jìn)行采暖時，需要考慮合理的熱輸運方式才能達(dá)到最佳的采暖效果；另外在采用合理的熱輸運方式達(dá)到較好的采暖效果的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行有效地

2、控制，不僅可以營造舒適的室內(nèi)熱環(huán)境、優(yōu)化熱量的分配，而且為實際應(yīng)用提供了簡便的操作方式。 在本研究中，以采用自主研發(fā)的太陽能空氣集熱建筑模塊(以下簡稱模塊)的采暖系統(tǒng)為研究對象，通過實驗研究和數(shù)值模擬計算等方法，系統(tǒng)研究了循環(huán)方式對模塊采暖效果的影響，主要成果包括：1)得出了最佳循環(huán)方式以及最佳熱空氣質(zhì)量流率；2)提出了太陽能空氣集熱模塊的風(fēng)口啟閉和循環(huán)方式轉(zhuǎn)換的控制方法；3)參考公平供暖熱計量系統(tǒng)提出風(fēng)閥開度調(diào)節(jié)的控制方法，合

3、理地運用收集到的熱量，為更加科學(xué)地進(jìn)行太陽能空氣集熱模塊與建筑集成設(shè)計提供了有價值的參考依據(jù)。 經(jīng)過兩年多的實驗和理論研究，得到的主要結(jié)論如下：(1)空氣流經(jīng)開孔集熱板表面時擾動明顯高于實心集熱板，使得空氣的升溫速度更快，在自然循環(huán)狀態(tài)下，開孔平板型模塊間層中上部的空氣溫度會高于實心平板型模塊8～10℃；(2)適當(dāng)?shù)靥岣哔|(zhì)量流率可以使供熱量和集熱效率都有了明顯地提高，并且可以使集熱效率在室外氣候條件下更加趨于穩(wěn)定。但是過大質(zhì)量流

4、率反而會導(dǎo)致供熱量和集熱效率降低，本研究中得到的實心平板型的最佳質(zhì)量流率為0.025 kg/s左右；(3)在本實驗中，間歇運行機(jī)械循環(huán)在風(fēng)機(jī)運行期間的供熱量高于連續(xù)運行，時間間隔的選取應(yīng)隨太陽輻射照度的變化而變化；(4)經(jīng)過實驗驗證可知，間層內(nèi)溫度分布理論計算公式較準(zhǔn)確地反映了實心平板型集熱模塊的運行狀況，可以將模塊出口溫度作為運行控制參數(shù)。(5)分別得到了空氣間層對流換熱量和平均對流換熱準(zhǔn)則數(shù)的實驗擬合關(guān)聯(lián)式。用該實驗關(guān)聯(lián)式可以準(zhǔn)確簡