无盖渗透型太阳能空气加热系统热性能的实验研究

论文摘要

随着社会的发展与进步,全球环境污染日益严重,太阳能作为一种可再生能源,在建筑领域已经有了广泛的应用,其中无盖渗透型太阳能空气集热器（又称太阳墙系统）作为一种新型的太阳能采暖技术正在欧美等许多国家悄然兴起,并迅速推广。它不仅能够做到采暖高效,而且能够有效通风,实现了与建筑物的有机的结合,提供了一种高效利用太阳能的新途径。无盖型渗透型太阳能空气集热器系统由集热系统和空气输配系统两部分组成。本文首先介绍了本次实验的两处太阳墙实验台的搭建过程,并介绍了实验中所需要的仪表和风量的具体测量方法。在此基础上,主要在-20℃至-10℃、-10℃至0℃、0℃至10℃和10℃至20℃四个温度区间对太阳能空气集热器系统的热性能参数进行测量。哈工大搭建的实验台主要测试了黑色、绿色和蓝色三种比较常见颜色的无盖渗透型太阳能空气集热器系统的热性能和热效率的变化规律,对比分析了三种不同颜色太阳墙之间差异。研究发现,三种颜色的太阳能空气集热器在室外温度区间为-10℃至0℃的参数条件下,热效率处于四个测试温度区中较高的状态。在太阳辐射强度和抽吸风量相似的条件下,三种颜色的太阳能空气集热器系统的热效率都随着室外温度的升高而降低,并且黑色太阳能空气集热器系统的热效率大于绿色太阳能空气集热器系统和蓝色太阳能空气集热器系统,绿色太阳能空气集热器系统的热效率大于蓝色太阳能空气集热器系统,蓝色太阳能空气集热器系统的热效率为同等条件下三者中最低的。而在室外温度和太阳辐射强度相似的条件下,随着抽吸风量的增大,三种太阳墙系统的热效率也随之逐渐增加。本次实验还测试了透明玻璃盖板对渗透型太阳能空气集热器系统产生的影响。通过工厂处的实验台,我们测试了透明玻璃盖板对渗透型太阳能空气集热器系统集热板表面温度的影响。结果发现,增加玻璃盖板后的太阳能空气集热器热效率提高的并不明显。论文的最后部分还对本次实验的测量结果进行了误差分析,得出相应的实验误差水平是在可以接受的范围内的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 建筑能源消耗及环境污染问题
• 1.1.2 太阳能利用与建筑一体化问题
• 1.1.3 建筑物通风换气问题
• 1.2 太阳墙系统简介
• 1.2.1 太阳墙系统原理
• 1.2.2 太阳墙系统的构造
• 1.2.3 太阳墙系统的特点
• 1.3 国内外研究现状及应用实例
• 1.4 课研究的目的及意义
• 1.5 课题研究的主要内容
• 第2章 太阳墙系统实验台
• 2.1 太阳墙系统实验台
• 2.1.1 实验台的组成
• 2.1.2 太阳墙系统的结构与安装
• 2.1.3 实验所用仪器
• 2.2 有盖板太阳墙系统实验台简介
• 2.2.1 实验系统的组成
• 2.2.2 实验测试仪器布置及风量的测量
• 2.3 本章小结
• 第3章 集热器表面温度变化规律及对建筑外墙外表面温度的影响
• 3.1 集热板表面温度的变化
• 3.1.1 不同风量下3 种颜色集热板表面温度分析
• 3.1.2 透明玻璃盖板对集热板表面温度的影响
• 3.2 不同颜色太阳墙系统对建筑外墙外表面温度的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 太阳墙系统热效率分析
• 4.1 太阳墙系统出口温度及温升的比较
• 4.1.1 室外温度对3 种颜色太阳墙系统温升影响
• 4.1.2 不同风量下3 种颜色太阳墙出口温度及温升比较
• 4.1.3 透明盖板对太阳墙系统出口温升的影响
• 4.2 太阳墙系统热效率的比较
• 4.2.1 太阳墙系统换热效率的计算方法
• 4.2.2 不同工况下太阳墙系统热效率比较
• 4.2.3 风量的变化对太阳墙系统热效率的影响
• 4.2.4 温度的变化对太阳墙系统热效率的影响
• 4.2.5 透明玻璃盖板对太阳墙系统热效率的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 实验中的误差分析
• 5.1 实验测温误差分析
• 5.1.1 铜康铜热电偶测量温度的误差分析
• 5.1.2 太阳墙表面温度误差
• 5.2 太阳墙系统热效率间接测量的误差传递
• 5.2.1 间接测量误差的处理方法
• 5.2.2 太阳墙系统热效率误差分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢