【摘要】： 地球上化石能源的儲(chǔ)量是有限的,而人類發(fā)展對(duì)能源的需求是無(wú)限的。探索可再生能源的利用方法和提高現(xiàn)有能源的利用效率,是解決人類發(fā)展過(guò)程中能源和環(huán)境兩個(gè)根本問(wèn)題的主要途徑。由于黑色瀝青路面具有很強(qiáng)的吸收太陽(yáng)能的能力,利用瀝青路面吸收太陽(yáng)能成為了一項(xiàng)新型的能源利用技術(shù)。將瀝青路面收集的太陽(yáng)能利用起來(lái),不僅能用于路面的融雪化冰,還能給建筑物供暖制冷,從而減少傳統(tǒng)能源在建筑能耗中的使用,大大緩解我國(guó)能源緊張并減少CO2等廢氣的排放�；谝陨蟽�(yōu)點(diǎn),該技術(shù)能提供多少能量以及如何提高該系統(tǒng)的集熱效率是首要關(guān)注的問(wèn)題。瀝青混合料作為一種溫敏性材料,路面材料和集熱過(guò)程對(duì)路面溫度場(chǎng)的影響也需要考慮。 本文首先基于傳熱學(xué)和氣象學(xué)的基本原理,分析路面太陽(yáng)能集熱原理及熱工過(guò)程,解析影響瀝青路面集熱的路面材料及結(jié)構(gòu)特性和環(huán)境氣候條件等基本概念,界定影響瀝青混凝土太陽(yáng)能集熱性能的關(guān)鍵參數(shù)。 第二,基于前人的研究成果,對(duì)集熱用瀝青混合料組成進(jìn)行設(shè)計(jì),復(fù)合導(dǎo)熱相填料制備導(dǎo)熱瀝青混凝土；通過(guò)浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料水穩(wěn)定性；通過(guò)高溫車轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料抗車轍變形的高溫穩(wěn)定性;通過(guò)瞬態(tài)平板熱源法,測(cè)量瀝青混凝土的熱學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明所制備的導(dǎo)電瀝青混凝土水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性等均滿足規(guī)范的要求,導(dǎo)熱系數(shù)提高了28.9%。 第三,參考相關(guān)國(guó)標(biāo)并結(jié)合瀝青混凝土制備和成型的實(shí)際情況對(duì)瀝青路面進(jìn)行太陽(yáng)能集熱技術(shù)的室內(nèi)試驗(yàn)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì),包括試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、溫度流量測(cè)控系統(tǒng)、輻照度測(cè)量控制系統(tǒng)三大部分；通過(guò)集熱試驗(yàn)驗(yàn)證了試驗(yàn)裝置和方法能模擬實(shí)際集熱條件,同時(shí)可進(jìn)行瀝青混凝土試塊進(jìn)行溫度場(chǎng)測(cè)試；測(cè)試結(jié)果的精度滿足室內(nèi)可控條件下對(duì)瀝青混凝土太陽(yáng)能集熱性能評(píng)價(jià)的要求。 第四,根據(jù)瀝青路面所處的實(shí)際氣候條件,借助實(shí)驗(yàn)裝置模擬氣候條件在室內(nèi)對(duì)路面溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量；獲得瀝青路面溫度的變化過(guò)程、溫度的垂直分布、溫度變化速率以及溫度梯度等結(jié)果,分析結(jié)果表明導(dǎo)熱瀝青混凝土對(duì)路面溫度場(chǎng)有很大影響,路面埋管的最佳深度為2.5cm～5cm。 第五,在制備的瀝青混凝土集熱器中通入循環(huán)水,測(cè)量集熱器內(nèi)部溫度的變化過(guò)程；評(píng)價(jià)不同流量對(duì)降低路面溫度的效果以及路面初始溫度對(duì)路面升溫過(guò)程的影響。結(jié)果表明了瀝青混凝土路面太陽(yáng)能集熱技術(shù)可以較大幅度地降低路面溫度；隨著流量的提高,路面表面溫度呈線性關(guān)系降低,出口水溫下降而單位面積集熱量逐漸增加,并由此可計(jì)算出通入循環(huán)水的時(shí)間為路面埋管深度處的底部溫度達(dá)到特定換熱工質(zhì)和流量所需平衡溫度時(shí)。
【圖文】：

圖1一l瀝青路面太陽(yáng)能集熱技術(shù)原理示意圖【’011.路面2.儲(chǔ)熱器3.土壤源熱泵4.用戶熱交換器5、6、8、9.管道7.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀太陽(yáng)能的利用人類利用太陽(yáng)能的歷史悠久，許多國(guó)外文獻(xiàn)大都把人類利用太陽(yáng)能的推的是希臘著名科學(xué)家阿基米德利用盾牌反光器反抗古羅馬帝國(guó)木質(zhì)攻。但中國(guó)的祖先早在公元一前n世紀(jì)就利用銅制凹面鏡匯聚陽(yáng)光取火，有3000多年的歷史。將太陽(yáng)能作為一種能源和動(dòng)力加以利用，只有3歷史I’】。近代太陽(yáng)能利用歷史可以從16巧年法國(guó)工程師所羅門·德·考克一臺(tái)利用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)用來(lái)抽水的機(jī)器算起。在16巧年一1900年之間，，研制成多臺(tái)太陽(yáng)能動(dòng)力裝置和一些其它太陽(yáng)能裝置。這些動(dòng)力裝置幾

面的能量等于同一時(shí)段內(nèi)由介質(zhì)帶走的能量加上路面及換熱裝置對(duì)周圍環(huán)境散失的能量。路面集熱的能量傳輸項(xiàng)包含了路表面的輻射換熱、路表面的對(duì)流換熱、路面的導(dǎo)熱及換熱管道內(nèi)的對(duì)流換熱。瀝青路面收集太陽(yáng)能的原理見圖2一2。路表面的能量平衡關(guān)系:Qs=QraJ十Qcon汀+Q，，con，(2一10)式中，Qs一路面熱力學(xué)能的增加:QraJ一輻射換熱凈流入熱量;Qcon汀一路表面的導(dǎo)熱量;g，con，一路表面與大氣環(huán)境的對(duì)流換熱量g，aJ也可以稱為外界投射輻射與有效輻射之差，有效輻射是物體本身輻射和反射輻射之和
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：U416.217;TK512

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張?chǎng)?瀝青路面熱反射與熱阻技術(shù)降溫機(jī)理與應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李文濤;傳導(dǎo)型瀝青混凝土的流變特性與疲勞研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2699370