太阳房及其组件的热性能研究
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摘要
本文以一种主要通过主动式和被动式相结合的方式进行冬季采暖的太阳能建筑为研究对象，它的主动式部分为太阳能地板辐射采暖系统，被动式部分为太阳能空气集热器。
应用平衡分析法，建立了太阳能空气集热器的数学模型，并采用实验和模拟计算相结合的方法，对太阳能空气集热器的构造对其集热性能的影响进行了模拟分析，得出空气集热器的V形槽开口角γ、夹层空间几何特征比A、通风孔面积与空气夹层横截面积之比Av/As等分别在下述区间内取值时，空气集热器的效率达到最佳：
γ：[60°～75°] A：[1～1.5] Av/As：[0.8～1]
本文还建立了太阳能地板辐射采暖系统的传热数学模型，应用有限差分法，对数学模型进行了求解，通过理论计算，得出了具有实用价值的结论。
地板表面相邻两管间水平方向的温度分布：距离加热管越近，温度越高；两管中间处温度最低；
供回水温差越小，地板表面温度分布越平缓；
在供回水温度和排管间距均一定的情况下，地板覆盖层厚度越大，其温度分布越为平缓，对应的地板表面温度分布越均匀。
在供回水温度和覆盖层厚度均不变的条件下，排管间距越小，其温度分布越为平缓，地板表面的温度分布也越为均匀，地板表面平均温度也越高。
太阳能地板辐射供暖系统适用的供回水温度：40℃/35℃，
排管间距：160mm，
覆盖层厚度：60mm。
In this paper , a solar building is taken as model which is heated in winter by passive and objective ways. They are solar radiant floor heating system and sptar air heater .
The mathematical model of energy balance is built . The influence of the construction of solar air heater on its thermal performance is analyzed . To make the thermal efficiency best , y , A , Av/As should be:
r: [60° -75° ] A: [1 - 1.5] Av/As: [0.8-1]
In this paper , numerical model of solar radiant floor heating system is also built . The model of numerical model is solved by finite differance method .
The smaller the distance to the tube is , the higher the temperature on the surface of the floor is . The smaller the the difference of the temperature of feedwater and backwater is , the more evenly and slowly the temperature distribution is .
The smaller the thickness of overburden layer and the distance of two tubes are , the more evenly and slowly the temperature distribution is .
The temperature of feedwater and backwater suited to solar radiant floor heating is 40℃/35℃ , the distance between two tubes is 160mm , the thickness of overburden layer is 60mm.
应用平衡分析法，建立了太阳能空气集热器的数学模型，并采用实验和模拟计算相结合的方法，对太阳能空气集热器的构造对其集热性能的影响进行了模拟分析，得出空气集热器的V形槽开口角γ、夹层空间几何特征比A、通风孔面积与空气夹层横截面积之比Av/As等分别在下述区间内取值时，空气集热器的效率达到最佳：
γ：[60°～75°] A：[1～1.5] Av/As：[0.8～1]
本文还建立了太阳能地板辐射采暖系统的传热数学模型，应用有限差分法，对数学模型进行了求解，通过理论计算，得出了具有实用价值的结论。
地板表面相邻两管间水平方向的温度分布：距离加热管越近，温度越高；两管中间处温度最低；
供回水温差越小，地板表面温度分布越平缓；
在供回水温度和排管间距均一定的情况下，地板覆盖层厚度越大，其温度分布越为平缓，对应的地板表面温度分布越均匀。
在供回水温度和覆盖层厚度均不变的条件下，排管间距越小，其温度分布越为平缓，地板表面的温度分布也越为均匀，地板表面平均温度也越高。
太阳能地板辐射供暖系统适用的供回水温度：40℃/35℃，
排管间距：160mm，
覆盖层厚度：60mm。
In this paper , a solar building is taken as model which is heated in winter by passive and objective ways. They are solar radiant floor heating system and sptar air heater .
The mathematical model of energy balance is built . The influence of the construction of solar air heater on its thermal performance is analyzed . To make the thermal efficiency best , y , A , Av/As should be:
r: [60° -75° ] A: [1 - 1.5] Av/As: [0.8-1]
In this paper , numerical model of solar radiant floor heating system is also built . The model of numerical model is solved by finite differance method .
The smaller the distance to the tube is , the higher the temperature on the surface of the floor is . The smaller the the difference of the temperature of feedwater and backwater is , the more evenly and slowly the temperature distribution is .
The smaller the thickness of overburden layer and the distance of two tubes are , the more evenly and slowly the temperature distribution is .
The temperature of feedwater and backwater suited to solar radiant floor heating is 40℃/35℃ , the distance between two tubes is 160mm , the thickness of overburden layer is 60mm.
引文
[1] 郑瑞澄，太阳能建筑，太阳能学报，1999年特刊：43-49
[2] 李锦堂，20世纪太阳能科技发展的回顾与展望，太阳能学报，1999年特刊：1-12
[3] 亢燕铭，沈恒根，徐惠英．地板辐射供暖的节能效应分析，暖通空调，2001，31(4)：4-6
[4] 刘国丹，于慧俐，胡松涛．民用住宅建筑低温辐射供暖特性参数的实验研究，暖通空调，2001，31(4)：1-3
[5] 杨巍，张于峰等．低温地板辐射供暖的传热模拟，暖通空调，2001，31(1)：73-75
[6] 付祥钊，康宁，刘宪英．冷暖地板换热性能分析方法，暖通空调，2000，30(4)：9-11
[7] 贺平，孙刚编著．供热工程，中国建筑工业出版社，1993
[8] 陈在康，武建勋．暖通计算机方法，中国建筑工业出版社，1985．
[9] 王福明，贺正辉，索瑾著《应用数值计算方法》，科学出版社，1992年
[10] 章熙民，任泽霈，梅飞鸣．传热学，中国建筑工业出版社，1993
[11] 赵锡伟，李宗南．V形波纹板与平板间空气夹层自然对流换热的数值分析计算与实验研究，中国太阳能学会1991年年会论文集：182-192
[12] 王万江．试论被动式太阳房的发展，新疆工学院学报，1998年No2，P111-114
[13] 宗立华“低温地热水管塑料管地板辐射采暖的试验研究”硕士学位论文，天津大学，1990．1
[14] 高文峰，林文贤，吕恩荣．交叉波形吸热板—波形底板空气集热器的盖板与波形吸热板之间换热的数值模拟和分析，太阳能学报，1998，19(4)：376-382
[15] 高文峰，林文贤，吕恩荣．太阳能空气集热器研究进展，新能源，1995，17(12)：1-6
[16] 叶宏，葛新石．几种集热—贮热墙式太阳房的动态模拟及热性能比较，太阳能学报，2000，21(4)：349-356
[17] 陈晓雯，万锦．关于中国绿色建筑发展问题，新建筑，1999，2：9-11
[18] 林金清．太阳能空气集热器(Ⅰ型)的数学模型研究，太阳能学报，1999，20(1)：38-43
[19] ASHARE Fundmentals Handbook 1993, SI Edition
[20] 李国华《季节与山西气候》，山西人民出版社，1990
[21] 彦启森，赵庆珠．建筑热过程，中国建筑工业出版社，1986．
[22] 郭宽良等编著，计算传热学，中国科学技术大学出版社，1988年
[23] 赵锡伟，V形波纹吸热板空气集热器顶部空间自然对流换热的研究，中国太阳能学会，1987：66-74
[24] Jing Shaoxing, ZhangGuoxun Experimental Research of Natural Convection Heat Transfer in
Enclosed Spaces Between Flat Plate and V-shaped Plate with Laser Interferometer, ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA, Vol. 14, No.3
[25] Elsherbing S M, Hollands. K G. Free Convection Across Inclined Air Layers with One Surface Vcorrugated. ASME Journal of Heat Transfer, 1978
[26] 李风雷“大空间自然通风建筑的热环境研究”，硕士学位论文，太原理工大学，2000．4
[27] 徐瑞萍“自然通风作用下中庭建筑的温度场速度场研究”，硕士学位论文，太原理工大学，2001．3
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[29] 方贤德．被动式太阳房的通用模拟程序，太阳能学报，1994，15(4)：363-367
[30] 渠箴亮编著《被动式太阳房建筑设计》，中国建筑工业出版社，1987
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[32] 李元哲编著《被动式太阳房热工设计手册》，清华大学出版社，1993
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results, AS/ISES, 1977 Annual Meeting, pp.11-14.
[35] J. D. Balcomb, R. D. McFarland, Simulation analysis of passive solar heating buildings--the influence of climate and geometry on performance, AS/ISES, 1977 Annual Meeting, pp.11-14.
[36] 田中俊六编著《太阳能供冷与供暖》，中国建筑工业出版社，1982
[37] 卞伯绘编著《辐射换热的分析与计算》，清华大学出版社，1989
[38] 王荣光，张纯安．地板辐射采暖结构的经济技术优化，全国暖通空调制冷1988年学术年会论文集：87-90
[39] 冉春雨．塑料管地板采暖系统的研究，全国暖通空调制冷1988年学术年会论文集：95-98
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[41] [美]JosePh Kestin 主编，西藏地热工程处译，《地热和地热发电技术指南》，水利电力出版社，1988．2
[42] Wang Rongguang. Evaluation of Solar Heating System Used in Cold Area, ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA, Vol.10, No.1: 30-36
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[44] Li Yuanzhe, Di Hongfa, Gao Song. Prediction of
The Mean Room Temperature of a Compound Passive Solar House And Collecting Efficiency of Trombe Walls, ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA, Vol.13, No.2: 174-178
[45] 徐益峰，王兴安．平板太阳能集热器热性能的非稳态测试方法，太阳能学报，1986，7(4)：30-435
[46] 胡京，陆维德，郑敏樟．附加阳光间式太阳房灵敏度分析，太阳能学报，1989，10(1)：64-68
[47] 林金清．太阳能空气集热器(Ⅱ型)的数学模拟研究，高校化工学报，2000，1：31-36
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[46] 胡京，陆维德，郑敏樟．附加阳光间式太阳房灵敏度分析，太阳能学报，1989，10(1)：64-68
[47] 林金清．太阳能空气集热器(Ⅱ型)的数学模拟研究，高校化工学报，2000，1：31-36