太阳能热水系统集热器面积与倾角的组合优化

集热器面积与倾角是太阳能热水工程设计中的重要参数。综合考虑气候、用水方式、太阳辐射和热水负荷的季节性等因素,建立完整的组合优化计算模型,在合理年太阳能保证率的前提下确定集热器面积,以年辅热量最小的原则确定与集热器面积相配的倾角,并以3个城市为例进行计算。结果表明,当太阳辐射与热水负荷变化趋势相反,最佳倾角随集热器面积增加而增大;当太阳辐射与热水负荷变化趋势相同,最佳倾角随集热器面积增加基本不变。     

相变蓄热水箱的设计与运行特性研究

以肉豆蔻酸/膨胀石墨作为储热相变材料,分析肉豆蔻酸/膨胀石墨应用于水箱蓄热的可行性,计算出相变蓄热水箱临界取热温差为103.1℃,研制一种具有均流结构的相变蓄热水箱,并在此基础上设计一套用于测试相变蓄热水箱运行特性的实验系统。实验研究不同蓄热温度、储热单元数量和水箱内不同流速下相变蓄热水箱的蓄/放热特性。研究结果表明:融化过程中,较大的温差能加快相变材料的蓄热速率;在凝固过程中,为使储热单元热量释放出最多的可利用热量,水箱内水流速率取0.012m/s较适宜;相变单元可有效降低水箱内热水温度的下降速率,在包含150L蓄热介质的水箱中,取热温差为30℃,流量为3.3L/min的情况下,当蓄热单元占用水箱体积9.84%时,可比相同体积常规蓄热水箱多提供20%温度不低于40℃的热水。     

太阳能热水相变炕体蓄放热性能及影响因素

提出一种太阳能热水相变蓄热炕的新型供暖系统,系统无须设置水箱,仅使用炕板与相变材料作为蓄热装置,可有效提高供暖效率。基于Fluent数值模拟平台,建立相变炕的二维非稳态传热模型,研究相变炕的蓄放热性能,并与混凝土炕的热性能进行对比;还分析了相变材料的相变温度和潜热对相变炕蓄放热性能的影响。结果表明,在设定工况下,与混凝土炕相比,上炕面的日间与夜间稳定温度分别提高2℃和4℃,上炕面最大温差由3.7℃降至0.8℃,全天得热量提高了66.36%。因此,相变炕具有上炕面温度较高、温度分布均匀、得热量大以及保温性能好等优点;提高相变温度,炕体得热量会有所减少,但对提升上炕面温度作用显著;增大相变潜热,可以显著提高炕体得热量,但对提升上炕面温度作用不明显。     

基于烟囱效应的PVT降温/地下空间通风复合系统特性研究

基于能源的综合有效利用思想,提出太阳能光伏光热技术(PVT)系统与太阳能"烟囱效应"相结合的自然通风技术,用于改善地下空间建筑(如地下车库、隧道等)采用机械排风方式造成的能耗大、噪音大等不足,该技术在实现太阳能光伏光热一体化的同时,可利用其废热达到地下空间通风和PVT降温目的。为研究该通风模式下的通风效果,建立空气与水耦合传热竖井通风数理模型,然后通过Fluent软件进行数值模拟,并与传统机械排风方式进行能耗对比分析。结果表明,在热壁面处形成温度、速度边界层,且在边界层内具有较大的温度及速度梯度;竖井内诱导的空气质量流量随竖井高度的增加、入口水温的升高而显著增大,随水流量增加而略有增大;当水流量Q_w=1 kg/s,竖井高H=30 m,入口水温T_(w1)分别为40、50、60℃时,诱导的空气质量流量Q_a分别为1.68、2.02、2.30 kg/s。通过与传统机械排风方式的对比发现,此种方式较机械式排风更节能,能够满足地下空间一定的通风换气效果。     

反问题法在相变材料热导性能研究中的应用

基于相变导热模型,提出将相界面运动的测试实验与数值计算相结合来求解有效导热系数的反问题法,对几种相变储能材料添加金属介质后导热系数的改善进行了研究。结果表明,金属介质的导热系数越大,则相变材料的有效导热系数也越大;在相同的添加比例下,低热导率相变材料有效导热系数的改善程度要大于高热导率相变材料。该方法的求解结果与相关文献吻合较好。     

综合管廊地埋管换热系统传热特性的数值模拟

提出综合管廊地埋管换热系统,将地埋管与综合管廊的混凝土结构相结合,通过管内流体吸收管廊围岩的热量用于建筑供热或供冷,不仅省去传统地源热泵的钻孔费用,且系统运行更加稳定.为研究地埋管的换热情况和地埋管运行对综合管廊内空气温度的影响情况,建立管内流体、管廊内空气及混凝土结构和土壤的耦合传热数理模型.同时,分别选取中国5个气...