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太阳能低温热水相变墙体辐射供暖系统研究

关注热度:103   来源:新能源学术论文  作者:余龙
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【摘要】:低温热水辐射采暖技术近年来发展迅速,低温热水辐射采暖系统在各地得到了广泛的应用。本文介绍了国内外辐射采暖技术和相变领域的研究成果,对低温热水有源相变墙体的辐射供暖特性展开了一系列探索。建立了低温热水有源相变墙体传热过程更加精确的数学模型。 在建立的数学模型和给定的边界条件基础上,应用数值模拟软件Fluent对墙体蓄放热特性进行了模拟,研究了水流速度、蓄放热时间、进水温度、设计室温、相变温度、相变层厚度等因素的变化对相变墙体系统的相变面平均温度、墙体表面平均温度和表面平均热流密度的影响规律。建立了低温热水相变墙体辐射供暖系统实验,通过模拟数据和实验数据的对比分析,验证建立模型的可靠性。 在得出相变墙体系统的蓄放热特性的前提下,提出结合太阳能的相变墙体辐射采暖系统。研究并利用Fluent模拟仿真冬季室外温度较低时,以太阳能作为唯一热源,室内环境在动态负荷作用下的温度分布规律。 本文的研究结果对于设计低温热水辐射供暖系统有一定参考价值,对太阳能利用与辐射供暖系统的结合提供了理论依据。
【关键词】:低温热水辐射采暖系统 相变墙体 太阳能 蓄放热特性
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TU832
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-10
  • 1 绪论10-20
  • 1.1 课题研究背景及意义10-11
  • 1.2 国内外研究动态11-14
  • 1.2.1 低温热水地板辐射采暖系统11-12
  • 1.2.2 相变储能材料在建筑围护结构中的应用12-13
  • 1.2.3 太阳能低温辐射采暖技术的研究13-14
  • 1.3 辐射采暖系统简介14-16
  • 1.3.1 概念14
  • 1.3.2 辐射板的分类14-15
  • 1.3.3 辐射采暖系统的特点15-16
  • 1.4 相变问题16-19
  • 1.4.1 建筑用相变材料的研究16-18
  • 1.4.2 相变问题的一般求解方法18-19
  • 1.5 本文的主要工作19-20
  • 2 低温热水相变墙体传热过程的模拟20-30
  • 2.1 低温热水相变墙体辐射过程的传热模拟20-25
  • 2.1.1 物理模型20-21
  • 2.1.2 数学模型21-25
  • 2.2 CFD应用于相变传热数值计算的介绍25-29
  • 2.2.1 数值计算中的Solidification/Melting模型25-27
  • 2.2.2 CFD数值计算参数设置27-29
  • 2.3 本章小结29-30
  • 3 低温热水相变墙体辐射采暖系统模型的实验验证30-42
  • 3.1 实验系统的设计30-31
  • 3.2 墙体结构设计31
  • 3.3 实验材料参数31-32
  • 3.4 数据采集系统及仪表32
  • 3.5 测试方法32-34
  • 3.6 实验系统的调试与运行控制34-35
  • 3.6.1. 冷水机组和风机盘管环路的调试34-35
  • 3.6.2 供暖系统环路的调试35
  • 3.6.3 测试系统的调试35
  • 3.7 模型的实验验证35-36
  • 3.8 结果及分析36-41
  • 3.8.1 相变层特征点温度实验验证37-39
  • 3.8.2 墙体表面温度实验验证39-40
  • 3.8.3 墙体表面热流密度实验验证40-41
  • 3.8.4 对比结果偏差分析41
  • 3.9 本章小结41-42
  • 4 低温热水相变墙体的辐射供暖特性42-64
  • 4.1 盘管流速对供暖特性的影响42-46
  • 4.1.1 相变材料面平均温度分布42-44
  • 4.1.2 墙体表面平均温度分布44
  • 4.1.3 墙体表面平均热流密度变化44-45
  • 4.1.4 相变面相变云图45-46
  • 4.2 蓄放热时间对供暖特性的影响46-49
  • 4.2.1 相变材料面平均温度分布47
  • 4.2.2 墙体表面平均温度分布47-48
  • 4.2.3 墙体表面平均热流密度分布48
  • 4.2.4 相变面相变云图48-49
  • 4.3 进水温度对供暖特性的影响49-52
  • 4.3.1 相变材料面平均温度分布49-50
  • 4.3.2 墙体表面平均温度分布50-51
  • 4.3.3 墙体表面平均热流密度分布51
  • 4.3.4 相变面相变云图51-52
  • 4.4 设计室温对供暖特性的影响52-57
  • 4.4.1 相邻室温相等的工况53-55
  • 4.4.2 相邻室温不等工况55-57
  • 4.5 相变温度对供暖特性的影响57-60
  • 4.5.1 相变材料而平均温度分布57-58
  • 4.5.2 墙体表面平均温度分布58
  • 4.5.3 墙体表面平均热流密度分布58-59
  • 4.5.4 相变面相变云图59-60
  • 4.6 相变层厚度对供暖特性的影响60-63
  • 4.6.1 相变材料面平均温度分布60-61
  • 4.6.2 墙体表面平均温度分布61
  • 4.6.3 相变墙体表面平均热流密度变化61-62
  • 4.6.4 相变面相变云图62-63
  • 4.7 本章小结63-64
  • 5 太阳能低温热水相变墙体辐射供暖系统的动态模拟64-76
  • 5.1 系统工作原理64
  • 5.2 实际采暖房间数值计算模型64-66
  • 5.3 房间负荷计算66-68
  • 5.3.1 围护结构耗热量67
  • 5.3.2 冷风渗透耗热量计算67-68
  • 5.4 实际采暖房间热环境的数值模拟68-75
  • 5.4.1 室内空气平均温度变化68-70
  • 5.4.2 房间温度场分布70-75
  • 5.5 本章小结75-76
  • 6 结论与展望76-78
  • 6.1 结论76-77
  • 6.2 展望77-78
  • 致谢78-79
  • 参考文献79-82


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关键词: 低温热水辐射采暖系统

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