集热蓄热屋顶式太阳房热过程及优化设计

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1、分类号_TUI学号1203240451而妥達痰科技大#学位论文集热蓄热屋顶式太阳房热过程_________及优化设计_________作者__________王婷婷指导教师姓名刘艳峰教授4王登甲副教授供热、供燃气、申请学位级别硕士专业名称通风及空调工程论文提交日期2015.05_论文答辩日期_2015.06学位授予单位函要遠統斜妓太#答辩委员会主席鱼向荣评阅人鱼向荣刘雄声明本人郑重声明我所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中已经标明引用的内容外，本论文

2、不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：2^5关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印

3、或者其它复制手段保存学位论文。(保密的论文在论文解密后应遵守此规定）本人授权中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息研究所等单位将本学位论文收录到有关“学位论文数据库”之中，并通过网络向社会公众提供信息服务。因某种特殊原因需要延迟发布学位论文电子版，同意在□一年/□两年/□三年以后，在网络上全文发布。（此声明处不勾选的，默认为即时公开）西安建筑科技大学硕士学位论文集热蓄热屋顶式太阳房热过程及优化设计专业：供热、供燃气、通风及空调工程研究生：王婷婷指导教师：刘艳峰教授王登甲副教授摘要集热蓄热墙将

4、南向墙体由失热部件转变为得热部件，在被动太阳房冬季供暖中发挥着重要作用，借鉴集热蓄热墙的构造形式建立集热蓄热屋顶，以期更大限度的发挥太阳能对室内热环境的改善作用，降低建筑能耗。本文给出了集热蓄热屋顶传热过程模型，并对其进行了传热过程和热特性分析。建立了集热蓄热屋顶传热数学模型，给出了逐时太阳辐射的计算方法、室外空气温度波的表达式、求解的初始条件、边界状态并简单介绍了数值求解方法。以拉萨为例，通过瞬态数值计算，分析了屋顶倾斜角度、循环风量、通风孔中心距、屋顶材料和屋顶保温层形式五个方面对集热蓄热屋顶导

5、热量和对流供热量的影响关系，并进行优化分析。优化结果如下：集热蓄热屋顶倾斜角度从0°到90°变化时，日平均供热量先增大后减小，45°坡屋顶时日供热量达到最大；建议屋顶3内风机循环风量为0.086~0.115m/s；白天对流供热量随通风孔中心距的增大而增大，日平均导热供热量随着通风孔中心距的增大而减小。但是当中心距增大到2000mm后，总供热量变化不显著；随着屋顶材料导热系数的减小，对流供热量逐渐增大，对于学校、办公室类白天使用较多的房间，可选用导热系数小的材料，以提高白天对流供热量；外保温形式白天对

6、流供热量大于内保温形式，无保温对流供热量最小。无保温形式全天导热供热量最大同时波动较大，外保温形式其次，内保温形式全天导热供热量基本无变化。建立集热蓄热屋顶式太阳房数学模型和物理模型，选取拉萨气象参数，对平坡两种形式的典型房间，计算了集热蓄热屋顶在无集热蓄热屋顶结构、集热蓄热屋顶无保温结构、集热蓄热屋顶外保温结构、集热蓄热屋顶内保温结构四种情况下，室内逐时温度和温度波动情况。通过分析，得出以下结论：（1）无集热蓄热屋顶结构时，平屋顶和坡屋顶房间平均基础室温为6.69℃和西安建筑科技大学硕士学位论文5

7、.58℃，二者均不能满足太阳房冬季采暖室内温度要求。（2）集热蓄热屋顶采用无保温形式时，平坡两种形式可分别比房间基础室温分别提高5.01℃和8.32℃，同时集热蓄热屋顶结构加大了室内昼夜温度差，平屋顶昼夜温差达到10℃，坡屋顶高达11℃。（3）集热蓄热屋顶采用外保温形式时，平坡两种形式屋顶可在无保温情况的基础上再次提高约2.5℃和3.4℃，同时使用外保温措施会略微增加室内昼夜温差。外保温形式可以更好的满足学校、办公室等白天使用较多的房间。（4）集热蓄热屋顶采用内保温形式时，平坡两种形式屋顶可在无保温

8、情况的基础上再次提高约2.1℃和3.2℃，同时使用内保温措可减小昼夜温差，拉萨居民建筑更适宜使用内保温形式的集热蓄热屋顶太阳房。关键词：集热蓄热屋顶；数值模拟；供热量；室内热环境；优化设计本课题受到国家自然科学基金项目“基于西北村镇居民室内活动轨迹的差异化太阳能采暖热过程及优化设计研究”（51378411）和国家自然科学基金项目“西北乡域中小学教学建筑主被动组合式太阳能采暖设计方法研究”资助。西安建筑科技大学硕士学位论文Thermalprocessandoptimiz