【摘要】：太陽(yáng)能集熱蓄熱墻是被動(dòng)式太陽(yáng)房重要的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式,能夠充分利用太陽(yáng)能,改善室內(nèi)熱舒適度,有效降低建筑能耗。雖然目前有關(guān)太陽(yáng)能集熱墻的技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟,但仍存在冬季室內(nèi)溫度偏低、晝夜溫差較大、室內(nèi)熱空氣分布不均勻等亟待解決的問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題,本文利用CFD仿真模擬軟件,建立了帶有傳統(tǒng)集熱墻房間的計(jì)算模型,對(duì)模型分別進(jìn)行了瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)求解,深入研究了集熱墻外表面冬季集熱特性;通風(fēng)口以及室內(nèi)溫度場(chǎng)、風(fēng)速場(chǎng)分布特性;墻體尺寸參數(shù)以及墻體表面構(gòu)造對(duì)集熱墻系統(tǒng)熱環(huán)境的影響。與此同時(shí),給出了提高集熱效率的墻體尺寸優(yōu)化方案和增設(shè)百葉簾的改造方案。仿真模擬結(jié)果表明:地理位置和墻體熱惰性影響通風(fēng)口啟閉時(shí)間,新疆嚴(yán)寒區(qū)應(yīng)在太陽(yáng)升起后2 h左右開(kāi)啟通風(fēng)口,在太陽(yáng)落山1-2 h前關(guān)閉通風(fēng)口,謹(jǐn)防冷空氣“倒灌”,影響室內(nèi)熱舒適性。穩(wěn)態(tài)時(shí),集熱墻體溫度和密度的等值線分布均勻?qū)ΨQ,熱空氣向上流動(dòng)過(guò)程中朝墻體中心靠上位置聚集,受墻體頂部阻隔后受迫向兩邊繞流,在出風(fēng)口附近密度分布呈渦旋狀。墻體中間靠上區(qū)域比出風(fēng)口區(qū)域溫度高10℃左右,建議在此處增設(shè)出風(fēng)口,提高室內(nèi)的熱循環(huán)效率,使溫度分布相對(duì)均勻,改善室內(nèi)熱環(huán)境。由此可見(jiàn),空氣間層內(nèi)空氣吸收熱量和氣流運(yùn)動(dòng)受墻體外表面的結(jié)構(gòu)影響較大。對(duì)于2.8m高、3m寬的太陽(yáng)能集熱墻體,通風(fēng)口的最佳尺寸為直徑0.18m,空氣間層厚度取0.16m-0.18m較為合適。增設(shè)百葉簾的改造方案,提高了集熱墻的集熱效果,降低了室內(nèi)晝夜溫度波動(dòng),起到保溫隔熱的作用。為了進(jìn)一步驗(yàn)證新型百葉集熱墻體的集熱效率,在仿真模擬結(jié)果基礎(chǔ)上,對(duì)石河子大學(xué)試驗(yàn)場(chǎng)已建成的帶有傳統(tǒng)集熱墻系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)房進(jìn)行了局部改造,即在集熱墻外表面懸掛百葉,利用對(duì)比試驗(yàn),現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了新型集熱墻系統(tǒng)的冬季集熱性能,驗(yàn)證了模擬研究的結(jié)果�，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明:2018年1月13日至2018年1月14日,太陽(yáng)輻射強(qiáng)度峰值分別為480 W/M~2和不超過(guò)420 W/M~2條件下,新型百葉集熱墻系統(tǒng)房間和帶有傳統(tǒng)集熱墻的房間最高溫度差值分別為4.4℃,2.2℃。在72小時(shí)內(nèi),新型百葉集熱墻系統(tǒng)房間和帶有傳統(tǒng)集熱墻的房間的室內(nèi)平均溫度差達(dá)3.1℃,新型百葉集熱墻系統(tǒng)房間最大氣溫日較差低于傳統(tǒng)集熱墻房間約2.4℃;相同的外部氣象條件下,新型百葉集熱墻系統(tǒng)房間白天室內(nèi)平均氣溫高于普通房間約13.2℃,夜間室內(nèi)平均氣溫高于普通房間約9.1℃。本文關(guān)于嚴(yán)寒地區(qū)被動(dòng)式太陽(yáng)能集熱墻系統(tǒng)的熱環(huán)境研究結(jié)果,為該地區(qū)新建或既有被動(dòng)式太陽(yáng)能房的優(yōu)化改造方案提供了參考依據(jù)。
【圖文】：

圖 1-1 中國(guó)太陽(yáng)能資源分布Fig.1-1 The distribution of solar energy resources in China太陽(yáng)能房的概述太陽(yáng)房是指根據(jù)自然地理位置，合理的布置建筑物朝向和建筑外部環(huán)境，，和外部形體，因地制宜地恰當(dāng)選擇建筑材料、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，使其在冬季能夠

圖 1-2 帶有傳統(tǒng)特朗伯集熱墻體的太陽(yáng)房工作原理Fig. 1-2 Schematic diagram of the solar house with traditional Trombe wall3.2 太陽(yáng)能集熱蓄熱墻的國(guó)外研究現(xiàn)狀特朗伯墻體作為被動(dòng)式太陽(yáng)能集熱蓄熱墻的原型，得到了國(guó)外學(xué)者廣泛的關(guān)注和研
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TU111.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2673103