论文摘要
太阳能热储存技术是太阳能利用中的关键环节,其在一些国家已进入应用阶段。现有的国内外太阳能地下储热方法大都采用地下人工水槽、地下天然土壤(岩石)来储热,这些方法由于受地质条件限制,无法做地下保温和防渗处理,存在热量损失严重、储热效率低等缺点。这些不足影响了太阳能源的高效利用及地下储热技术的应用范围。因此,太阳能地下储热技术的推广利用亟需与其配套保温系统的研究。针对地下储热体工程能量损失严重的现实,以课题组前人的工作为基础专门提出以保温结构为研究对象,寻求合理的保温结构设计方案以达到减少热量损失的目的。依据保温结构设计整体严密性及经济保温层厚度原则及地下储热特点选择保温材料,初步设计几种保温结构；采用ANSYS有限元通用软件对不同保温结构温度场分布情况进行了对比研究；进行地下混凝土储热桩模拟实验,对保温结构实际保温效果进行实验验证；对不同保温结构的实验及模拟数据进行对比研究,提出了保温结构优化方案。得出了以下具体实验分析结果：1)由ANSYS时间历程后处理器得出试件的温度随时间变化对比曲线表明：通过对试件作保温处理后其储热能力大大提高,而采用不同的保温结构对试件保温效果的影响很大；当温度在使用范围内且材料保温层厚度相同的情况下,采用聚氨酯保温材料比采用岩棉材料保温时间延长20多小时,即保温效果提高70%以上。2)以岩棉及聚氨酯材料组成的复合保温结构效果良好,通过1#及3#试件实验数据可以得出按经济厚度法设计的保温结构达到了良好的保温效果。3)由实验及模拟数据对比曲线可知,在保温材料的许用温度范围内,使用有限元分析软件进行热分析所得的数据与实验数据较为相近,其理论分析对实践有较强的指导意义。4)用经济厚度法设计的保温结构的1#桩体保温时间大大延长,大约在50小时左右桩体温度趋于稳定,相对于无保温层4#保温时间延长了45小时,起到了良好的保温效果。5)试件2#及6#的实验与模拟数据数据差异较大,实验与模拟温度数据相差达40℃左右,分析其原因在于岩棉层太薄,导致聚氨酯内围温度超过了其使用温度,保温效果受损。因此在使用复合保温结构时要通过保温层表面温度计算来确定合理的保温层厚度,严格控制过渡区域的温度。6)通过实际工程保温成本计算：采用该保温结构供热成本减少5076元／年,收回保温成本需要6.6年。
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标签：复合保温结构论文; 地下混凝土储热桩论文; 有限元热分析论文; 保温实验论文;