太陽能地板輻射采暖系統(tǒng)的研究.pdf

1、太陽能地板輻射采暖系統(tǒng)是太陽能熱利用技術(shù)與地板輻射采暖技術(shù)相結(jié)合的一種最佳方式。本文首先分析了太陽輻射強(qiáng)度的變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，提出了幾種晴天太陽輻射模型。建立了適用于濟(jì)南地區(qū)的太陽輻射模型，并通過對濟(jì)南地區(qū)傾斜面上太陽輻射強(qiáng)度實(shí)測值與根據(jù)該模型計算出的理論值的比較，驗(yàn)證了所建模型的正確性。進(jìn)而從地板構(gòu)造層材料的熱物理性質(zhì)著手闡述了地板輻射采暖系統(tǒng)的蓄熱特性，接著以某地板輻射采暖房間為研究對象，建立了室內(nèi)空氣二維非穩(wěn)態(tài)自然對流耦合表面

2、輻射換熱湍流數(shù)學(xué)模型。方程求解中，采用控制容積法離散控制方程，對動量方程的求解采用SIMPLE算法，同時引入Boussinesq假設(shè)，以便考慮因溫度梯度引起的浮升力作用對動量方程的影響。采用輻射單元法計算輻射換熱量，并將其轉(zhuǎn)化成邊界源項(xiàng)計入能量方程。通過數(shù)值計算，得到了采暖房間達(dá)到穩(wěn)定時的溫度分布以及在不同室外溫度條件下熱源停止12小時后的室內(nèi)溫度場，并作出了人體呼吸地帶的溫度在12小時內(nèi)的變化曲線，說明采用地板輻射采暖的房間，在熱源停

3、止后室內(nèi)溫度下降緩慢，在一段時間內(nèi)仍可滿足設(shè)計要求，地板輻射采暖方式具有良好的蓄熱特性和熱穩(wěn)定性。 在深入研究的基礎(chǔ)上，建立了太陽能地板輻射采暖系統(tǒng)的傳熱模型，并對100m2住宅建筑進(jìn)行了模擬計算，得到了在僅考慮白天時利用太陽能采暖可以滿足室內(nèi)設(shè)計溫度的小時數(shù)。選取濟(jì)南市五層住宅建筑為模擬對象，分別對太陽能集熱器設(shè)置在屋面與同時設(shè)置在屋面與南墻面兩種情況進(jìn)行了分析，計算了采暖期內(nèi)的太陽能保證率，得出了利用太陽能采暖在一個采暖期內(nèi)

4、可以節(jié)約的能量及節(jié)能率。對太陽能輔助常規(guī)能源采暖與幾種常規(guī)能源采暖方式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較，指出太陽能輔助天然氣地板輻射采暖方式相對其它采暖方式而言，回收期均小于5年，是所有方案中最經(jīng)濟(jì)的方案。 最后，對太陽能地板輻射采暖系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。依據(jù)實(shí)際測量得到的濟(jì)南地區(qū)氣象數(shù)據(jù)，對理論結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。從采暖期內(nèi)選取了13天的晴天天氣，測試了每天8：00～17：00每隔10秒鐘各時刻的室外環(huán)境溫度、太陽散射輻射強(qiáng)度和總輻射強(qiáng)度。通過對測