太陽能空氣集熱模塊優(yōu)化運行策略的研究.pdf

1、太陽能空氣采暖系統(tǒng)已經有近30年的發(fā)展歷程，它具有結構簡單、價格低廉、室溫調節(jié)迅速以及無結霜結露現象等優(yōu)點，是一種極具應用前景的太陽能采暖技術。針對我國居住建筑形式大多為多層住宅的國情，研究開發(fā)充分利用南外墻收集利用太陽能的空氣采暖系統(tǒng)成為國家“十一五"期間可再生能源利用領域的重點資助方向。但目前雖然太陽能空氣集熱器單體熱性能的研究已經取得較大的進展，可是熱輸運過程的控制策略仍然是一個亟待解決的重要問題，這也是影響其實際工程設計應用的瓶

2、頸問題。
　　 本研究中，以自主研發(fā)的太陽能空氣集熱模塊(簡稱模塊)的采暖系統(tǒng)為研究對象，采用實驗研究、理論分析及模擬計算相結合的方法，系統(tǒng)研究了風機不同運行模式下模塊熱性能和采暖效果、模塊供熱能力氣候適應性、模塊熱循環(huán)流速對模塊熱效率和室內溫度場分布的影響，建立了模塊宏觀物理模型和實驗房環(huán)境控制系統(tǒng)的數學模型，并在TRNSYS中對輔助熱源控制系統(tǒng)的進行了模擬。
　　 研究內容與成果概述如下：
　　 (1)通過實

3、驗研究了不同運行方式下模塊的換熱強度、供熱量、熱效率和室內采暖效果，得出模塊全熱換熱量是顯熱換熱量的1.3～1.5倍，潛熱換熱不可忽略；連續(xù)運行時供熱量和平均熱效率均高于間隔運行，但是在風機開啟段，間隔運行的逐時熱效率高于連續(xù)運行；非等時間間隔運行時，室內溫度場波動較小，而等時間間隔運行室內溫度波動較大，連續(xù)運行室內溫度波動介于二者之間。
　　 (2)引入層次分析法，給出了不同氣候條件下模塊區(qū)域氣候適應性綜合評價方法，提出影響模

4、塊區(qū)域適應性指標分別為分別是冬季日照率、采暖期的太陽輻射總量、采暖期的日照時數、采暖期累年極端最低溫度平均值、采暖期室外平均溫度，確定各自的權重系數分別為0.177、0.465、0.233、0.046、0.079，并利用該方法對采暖區(qū)8個典型城市的模塊適應性做出評價，這為模塊的在不同區(qū)域氣候供熱能力的計算和推廣提供了理論依據。
　　 (3)利用實驗和理論研究相結合的方法研究了模塊內部不同流速下模塊供熱量和熱效率，并提出效率歸一化

5、處理方法，研究不同實驗條件下，模塊熱效率與內部空氣流速之間的關系；同時在Airpak軟件中建立了模塊送風模型，研究不同出口風速對室內溫度場的影響，得出，流量分別為0.01m3/sm3/s、0.02 m3/s、0.03 m3/s時，模塊最佳出口流速分別為1m/s、1.6 m/s、2.0 m/s，隨著流量的增大，模塊最佳出口風速增大。
　　 (4)分別建立了模塊換熱模型和實驗房輔助熱源控制系統(tǒng)的物理模型和數學模型，得出模塊出口溫度的