我國牧區(qū)畜牧業(yè)主要分布在北方地區(qū),寒冷地區(qū)冬季氣候惡劣,對牲畜生長十分不利,需要利用主動式供暖技術(shù),改善圈舍冬季室內(nèi)溫度。本文詳細介紹了太陽能熱風土壤蓄熱供暖系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理,在此基礎(chǔ)上分別建立了兩級加熱無蓋板滲透型集熱器和土壤空氣換熱器的數(shù)學模型。為探究系統(tǒng)在寒冷地區(qū)畜牧業(yè)的應(yīng)用效果,本文將其應(yīng)用于達茂旗地區(qū)一羊舍中。根據(jù)太陽輻射和兩級加熱型集熱器的理論模型,利用MATLAB軟件計算出集熱器出口熱風全年逐時溫度。分析了土壤熱物理性質(zhì)和土壤空氣換熱器換熱性能的影響因素,利用FLUENT軟件建立土壤空氣換熱器和羊舍的三維瞬態(tài)模型,分別模擬系統(tǒng)在蓄熱期和供暖期的工作性能。結(jié)果表明,集熱器出口處熱風溫度大部分時間在30℃以上,空氣溫升在25℃以上,即使在冬季,白天大部分時間的熱風溫度也可滿足向室內(nèi)供暖需求。系統(tǒng)蓄熱期為4個月（6月1日～9月21日）,在蓄熱期結(jié)束時,土壤溫度為41.9℃,共升溫26.9℃;供暖期共7個月（9月22日～4月30日）,除1月下旬至3月下旬室內(nèi)溫度無法達到10℃,其他時間室內(nèi)溫度和系統(tǒng)換熱效率均能達到預期要求,系統(tǒng)運行情況良好。最后本文對系統(tǒng)性能提出了改進措... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

太陽能熱風土壤蓄熱供暖系統(tǒng)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學業(yè)論文1.2.2太陽能集熱系統(tǒng)太陽能集熱系統(tǒng)分為集熱器和輸送系統(tǒng)兩部分，能夠利用太陽能將室外新鮮空氣加熱并送入室內(nèi)，起到供暖和供給新風雙重作用。無蓋板滲透型集熱器（UnglazedTranspiredCollector，簡稱UTC）是一種以空氣為載熱體的太陽能集熱器[6]。集熱器安裝在建筑南墻，由集熱板、墻體和集熱板與墻體之間形成的10~20cm厚度空氣間層構(gòu)成，其他四面做隔熱處理，如圖1-2。集熱板為1-2mm厚的多孔金屬板，表面噴涂選擇性吸收涂料，能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化為熱能。多孔集熱板上小孔與空氣間層和建筑內(nèi)部通風管道連通，與風機和風閥形成輸送系統(tǒng)。其工作原理是，沖有小孔的集熱板在太陽輻射作用下吸熱升溫，風機啟動，室外空氣由于負壓從小孔進入集熱器，并沿空氣間層上升，在流動過程中吸收太陽能集熱板中熱量，最后通過管道進入供暖房間或蓄熱系統(tǒng)中。滲透型集熱器以空氣為傳熱介質(zhì)，與太陽能熱水器相比，優(yōu)勢明顯。（1）系統(tǒng)啟動快，工作范圍廣，冬季運行時無需考慮凍結(jié)問題；（2）傳熱介質(zhì)對設(shè)備管道沒有腐蝕作用；（3）系統(tǒng)對密封性要求較低；（4）可引入新鮮空氣，保證室內(nèi)通風良好，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。圖1-2無蓋板滲透型集熱器結(jié)構(gòu)圖UTC相比于平板型空氣集熱器有很多優(yōu)點（1）集熱效率高，正常工作時，集熱效率可達到60~70%，集熱器出口空氣溫升達到16~40℃；（2）集熱板面積相同的條件下，UTC可處理的新風量遠遠多于平板型空氣集熱器，可以更好的滿足使用者對新風的需求；（3）易于與屋頂、墻體等建筑外圍護結(jié)構(gòu)相結(jié)合，滿足建筑一體化需求。（4）適用范圍廣，不僅可以用于各種類型建筑供暖、預-3-

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學業(yè)論文本文中土壤空氣換熱系統(tǒng)采用多管并聯(lián)、開式循環(huán)與閉式循環(huán)相結(jié)合的空氣循環(huán)形式，如圖1-3。蓄熱期間，系統(tǒng)引入的空氣來源是經(jīng)過集熱器加熱的室外新風，與土壤換熱后由建筑通風口排出，為開式循環(huán)系統(tǒng)；放熱期間，室外氣溫較低，系統(tǒng)進風采用室內(nèi)回風，通風口關(guān)閉，室內(nèi)空氣通過土壤換熱升溫后再送回室內(nèi)，為閉式循環(huán)系統(tǒng)。地埋管蓄熱土壤圖1-3多管并聯(lián)式土壤空氣換熱系統(tǒng)示意圖1.2.4控制系統(tǒng)太陽能熱風土壤蓄熱供暖系統(tǒng)可分為三種運行模式，分別為土壤蓄熱、熱風供暖、土壤取熱供暖�？刂葡到y(tǒng)以溫度作為風機和閥門開閉、調(diào)節(jié)的判斷依據(jù)，根據(jù)熱風溫度、室內(nèi)外溫度和土壤溫度判斷系統(tǒng)運行模式。在夏季蓄熱期，日照時間長，室外溫度較高，建筑無需供暖，系統(tǒng)只有土壤蓄熱一種運行模式。白天，熱風溫度高于土壤溫度（入風口處），出風口a關(guān)閉，熱風從集熱器的出風口，通過管道進入土壤空氣換熱系統(tǒng)，將熱量傳遞給土壤，土壤吸熱升溫。與土壤換熱后，帶有余熱的空氣從出風口b進入室內(nèi)，由通風口排出。晚上或太陽輻射強度較小時，熱風低于土壤溫度，系統(tǒng)停止運行。在冬季供暖期，分為以下幾種情況：（1）熱風溫度高于土壤溫度（出風口處），系統(tǒng)采用土壤蓄熱模式。（2）室外氣溫高于設(shè)定溫度（10℃），且熱風溫度低于土壤溫度和室內(nèi)溫度。此時熱風溫度達不到給土壤蓄熱的溫度，也無法給室內(nèi)供暖，系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)，既不蓄熱，也不供暖。（3）室外氣溫高于設(shè)定溫度，熱風溫度低于土壤溫度（出風口處），高于室外氣溫。此時熱風雖達不到可以給土壤蓄熱的溫度，但可以直接給室內(nèi)供暖。-5-


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