太阳能相变套管地板蓄放热特性及优化设计研究
发布时间：2021-05-06 10:24
低温地板辐射供暖是利用低品位太阳能满足建筑供暖需求的有效手段。然而太阳能资源具有波动不连续和能流密度低的特点,传统辐射供暖末端中混凝土层的显热蓄热能力难以保障在夜间、阴雨天等不利条件下的室内热环境,成为太阳能地板辐射供暖系统技术发展和推广应用的严峻挑战。因此,亟待通过将低温地板辐射供暖末端与蓄热材料的科学结合,对太阳辐射热能的波动进行有效平抑和能量峰值转移,进而保障太阳能低温地板辐射供暖末端的高效平稳运行。本研究针对一种将相变材料填充在供回水盘管和外套管之间的套管型地板辐射供暖末端,通过末端的理论分析,建立了供回水盘管内热水、套管内相变材料、末端混凝土的传热控制方程,甄别了影响相变套管地板蓄放热特性的主要因素;建立了相变套管地板的简化物理模型,明确了相变套管地板各表面的边界条件,并通过实验验证了模拟计算的正确性;基于该模型分析了相变套管地板传热规律;提出了相变套管地板相变材料潜热量、混凝土显热量的设计策略,为太阳能相变套管地板结构设计与优化奠定了理论基础。主要研究结论如下:影响相变套管地板热特性的主要影响因素包含相变材料热物理参数及套管结构参数。增大相变材料热导率、增大相变材料熔化温度...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1.绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状分析
1.2.1 太阳能地板辐射供暖系统研究现状
1.2.2 蓄热材料在建筑构件研究现状
1.2.3 相变蓄热地板供暖末端研究现状
1.3 研究目的和主要研究内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 主要研究内容
1.3.3 研究路线
2.相变套管地板传热理论分析
2.1 相变套管地板传热过程
2.2 相变套管地板传热控制方程及定解条件
2.2.1 供回水盘管内流体传热控制方程
2.2.2 盘管套管内相变材料与混凝土传热控制方程
2.3 蓄放热特性影响因素分析
2.4 本章小结
3.相变套管地板热性能的模拟研究
3.1 数值模拟方法概述
3.2 模型假设
3.3 数值模拟软件设置
3.3.1 软件基本设置
3.3.2 网格划分
3.3.3 求解方法的设置
3.4 数值模拟的独立性验证
3.5 本章小结
4.相变套管地板热性能的实验研究
4.1 实验概述
4.1.1 实验场地与装置设置
4.1.2 相变材料的选择
4.1.3 实验工况
4.2 对数值模拟结果的实验验证
4.3 实验与模拟间误差分析及实验不确定性分析
4.4 本章小结
5.相变套管地板蓄放热特性与优化设计策略分析
5.1 相变材料热物理参数对相变套管地板热特性的影响
5.1.1 相变材料的热导率
5.1.2 相变材料的熔化温度
5.1.3 相变材料的熔化热
5.2 套管结构参数对相变套管地板热特性的影响
5.2.1 供回水盘管管径
5.2.2 外套管管径
5.3 相变套管地板优化设计策略分析
5.3.1 相同体积下相变材料设置策略分析
5.3.2 不同体积下相变材料设置策略分析
5.3.3 混凝土层厚度的设置策略分析
5.4 本章小结
6 结论
6.1 主要结论
6.2 课题展望
参考文献
附录
A 图表目录
B 计算UDF文件
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合相变材料的制备及热性能研究进展[J]. 张焕芝,崔韦唯,夏永鹏,徐芬,孙立贤. 化工新型材料. 2019(06)
[2]相变屋面隔热性能影响因素分析[J]. 杨清晨,于靖华,陶俊威,彭珊. 建筑科学. 2019(04)
[3]复合相变蓄能屋顶的制备及性能研究[J]. 谢尚群,孔祥飞,何金棋,姚成强,曹博. 墙材革新与建筑节能. 2017(07)
[4]相变储能地板辐射供暖系统蓄热性能数值模拟[J]. 朱婷婷,赵明,陈昊,杨茉. 暖通空调. 2015(09)
[5]间歇供暖地板预热期蓄热特性研究[J]. 王登甲,刘艳峰,刘加平. 太阳能学报. 2014(07)
[6]相变蓄热水箱的设计与运行特性研究[J]. 汪玺,袁艳平,邓志辉,杨晓娇,曹晓玲. 太阳能学报. 2014(04)
[7]添加相变材料对热水供暖墙板传热性能的影响研究[J]. 闫全英,阮振邦,霍冉. 建筑科学. 2013(12)
[8]太阳能蓄热水箱的温度分层研究[J]. 朱宁,王占恒,王大水,李继民. 太阳能. 2013(18)
[9]大学物理实验中A类不确定度探究[J]. 李春贵. 大学物理. 2012(01)
[10]新型相变坡屋顶隔热结构传热分析[J]. 吴国忠,赵岩,李栋. 大庆石油学院学报. 2011(06)
硕士论文
[1]太阳能相变地板供暖建筑模型的研究[D]. 方坤.天津大学 2016
[2]太阳能—相变水箱蓄热系统的运行特性研究[D]. 刘程.西南交通大学 2014
[3]严寒地区太阳能—蓄热地板辐射供暖供电系统研究[D]. 郭汇江.天津大学 2013
[4]太阳能热泵地板辐射采暖系统特性与优化研究[D]. 程磊.太原理工大学 2011
[5]供回水温度影响地板辐射采暖性能的模拟研究[D]. 高鹏程.西安建筑科技大学 2010
[6]相变蓄热地板传热特性及其供暖房间热性能的研究[D]. 孔冉.河北工业大学 2007
[7]低温地板辐射采暖数值模拟及其性能分析[D]. 周兴红.南京理工大学 2004
[8]低温地板辐射采暖系统调节性能研究[D]. 宗杰.天津大学 2003
本文编号：3171757
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1.绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状分析
1.2.1 太阳能地板辐射供暖系统研究现状
1.2.2 蓄热材料在建筑构件研究现状
1.2.3 相变蓄热地板供暖末端研究现状
1.3 研究目的和主要研究内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 主要研究内容
1.3.3 研究路线
2.相变套管地板传热理论分析
2.1 相变套管地板传热过程
2.2 相变套管地板传热控制方程及定解条件
2.2.1 供回水盘管内流体传热控制方程
2.2.2 盘管套管内相变材料与混凝土传热控制方程
2.3 蓄放热特性影响因素分析
2.4 本章小结
3.相变套管地板热性能的模拟研究
3.1 数值模拟方法概述
3.2 模型假设
3.3 数值模拟软件设置
3.3.1 软件基本设置
3.3.2 网格划分
3.3.3 求解方法的设置
3.4 数值模拟的独立性验证
3.5 本章小结
4.相变套管地板热性能的实验研究
4.1 实验概述
4.1.1 实验场地与装置设置
4.1.2 相变材料的选择
4.1.3 实验工况
4.2 对数值模拟结果的实验验证
4.3 实验与模拟间误差分析及实验不确定性分析
4.4 本章小结
5.相变套管地板蓄放热特性与优化设计策略分析
5.1 相变材料热物理参数对相变套管地板热特性的影响
5.1.1 相变材料的热导率
5.1.2 相变材料的熔化温度
5.1.3 相变材料的熔化热
5.2 套管结构参数对相变套管地板热特性的影响
5.2.1 供回水盘管管径
5.2.2 外套管管径
5.3 相变套管地板优化设计策略分析
5.3.1 相同体积下相变材料设置策略分析
5.3.2 不同体积下相变材料设置策略分析
5.3.3 混凝土层厚度的设置策略分析
5.4 本章小结
6 结论
6.1 主要结论
6.2 课题展望
参考文献
附录
A 图表目录
B 计算UDF文件
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合相变材料的制备及热性能研究进展[J]. 张焕芝,崔韦唯,夏永鹏,徐芬,孙立贤. 化工新型材料. 2019(06)
[2]相变屋面隔热性能影响因素分析[J]. 杨清晨,于靖华,陶俊威,彭珊. 建筑科学. 2019(04)
[3]复合相变蓄能屋顶的制备及性能研究[J]. 谢尚群,孔祥飞,何金棋,姚成强,曹博. 墙材革新与建筑节能. 2017(07)
[4]相变储能地板辐射供暖系统蓄热性能数值模拟[J]. 朱婷婷,赵明,陈昊,杨茉. 暖通空调. 2015(09)
[5]间歇供暖地板预热期蓄热特性研究[J]. 王登甲,刘艳峰,刘加平. 太阳能学报. 2014(07)
[6]相变蓄热水箱的设计与运行特性研究[J]. 汪玺,袁艳平,邓志辉,杨晓娇,曹晓玲. 太阳能学报. 2014(04)
[7]添加相变材料对热水供暖墙板传热性能的影响研究[J]. 闫全英,阮振邦,霍冉. 建筑科学. 2013(12)
[8]太阳能蓄热水箱的温度分层研究[J]. 朱宁,王占恒,王大水,李继民. 太阳能. 2013(18)
[9]大学物理实验中A类不确定度探究[J]. 李春贵. 大学物理. 2012(01)
[10]新型相变坡屋顶隔热结构传热分析[J]. 吴国忠,赵岩,李栋. 大庆石油学院学报. 2011(06)
硕士论文
[1]太阳能相变地板供暖建筑模型的研究[D]. 方坤.天津大学 2016
[2]太阳能—相变水箱蓄热系统的运行特性研究[D]. 刘程.西南交通大学 2014
[3]严寒地区太阳能—蓄热地板辐射供暖供电系统研究[D]. 郭汇江.天津大学 2013
[4]太阳能热泵地板辐射采暖系统特性与优化研究[D]. 程磊.太原理工大学 2011
[5]供回水温度影响地板辐射采暖性能的模拟研究[D]. 高鹏程.西安建筑科技大学 2010
[6]相变蓄热地板传热特性及其供暖房间热性能的研究[D]. 孔冉.河北工业大学 2007
[7]低温地板辐射采暖数值模拟及其性能分析[D]. 周兴红.南京理工大学 2004
[8]低温地板辐射采暖系统调节性能研究[D]. 宗杰.天津大学 2003
本文编号：3171757
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