太阳能强化自然通风风量的计算模型

为获得便于工程设计应用的太阳能强化自然通风风量计算模型,选取特朗勃墙为研究对象,采用理论分析方法建立冬夏季太阳能强化自然通风风量与太阳辐射强度和室内热源强度的显式函数关系.该计算模型表明:当忽略通过集热蓄热墙的导热和室内热源散热时,自然通风量与太阳辐射强度的1/3次方成正比.将由该计算模型计算出的风量与由前人的隐式风量计算函数模型计算出的风量进行对比发现,该计算模型预测的风量要略大于前人计算模型预测的结果.集热蓄热墙的导热系数越小,并且太阳能烟囱内空气与集热蓄热墙之间的对流换热表面传热系数越大,该模型预测的自然通风量就越接近前人的计算模型预测的结果.     

公路隧道竖井一集热棚一烟囱三段式自然通风节能模型及应用

为了降低公路隧道通风费用,实现隧道运营节能,自然风的利用是隧道通风发展的方向。但是由于自然风向随机,并且不能准确确定风量大小,隧道自然风的有效利用率低。为了加强公路隧道竖井自然通风的效果,控制竖井口自然风风向,实现隧道通风节能,设计了一种竖井-集热棚-烟囱的三段式自然风增强模型。利用数值模拟的方法,分析太阳能烟囱不同温度下,太阳能烟囱内部不同位置的温度、压力和风速分布情况,从而确定自然风向。结果表明：在太阳能烟囱的不同温度下,设计的三段式太阳能烟囱的通风量与集热棚-烟囱的温度差呈线性相关,并且环境温度越高,线性相关性越强。在环境温度低于15℃时,太阳能烟囱的风向保持向上,起到抽吸的作用。根据该模型的设计思想,陕西省雷家坡一号隧道建成了太阳能烟囱自然风通风系统,观测数据表明该通风系统可以补充隧道机械动力通风,为黄土高原及类似地形地区公路隧道的自然风利用提供借鉴意义。     

太阳能烟囱在地下空间中的通风特性及优化

建立无量纲模型对不同Ra下太阳能烟囱内部气体流动特性及出口质量流率规律进行数值分析,提出结构优化方案以增大烟囱出口质量流率。研究结果表明,随着Ra的增加,烟囱内气体由完全出流逐渐转变为出口反向流特征,出现反向流时Ra近似为106;分析烟囱出口质量流率得到,出口处无量纲质量流率随Ra的增大而增大,但反向流的出现会减小其增长率。出口反向流现象是影响太阳能烟囱强化通风效果的重要因素之一,由此提出倾斜式优化通风结构。     

烟囱形状及集热棚结构参数对太阳能烟囱发电系统流动与传热特性的影响

以西班牙Manzanares太阳能烟囱发电系统为原型,数值研究了烟囱形状、集热棚直径和集热棚离地高度等因素对太阳能发电系统的流动和传热特性的影响。研究结果表明:渐扩型的烟囱所达到的最大中心速度最高,而稳定时的中心速度最低;渐扩型与渐缩型较直筒型烟囱中心温度更高。渐缩型的烟囱其系统的质量流率最小,而渐扩型的烟囱其系统总传热速率最大。综合考虑,渐扩型设计的烟囱有助于流动和总传热率的提高。集热棚直径的增加能明显增强系统的流动和传热特性;但随直径的增加其增强效果逐渐减弱。集热棚外缘高度增加时,中心速度的增加程度逐渐减小,中心温度降低。集热棚外缘高度增加,系统的流动和传热特性均有所增强;但当高度超过3 m时其增强效果减弱,继续增加高度对流动和传热效果影响不大。     

内置格栅诱导通道的太阳能通风墙性能

提出一种利用太阳能和风能实现室内自然通风的新型内置格栅诱导通道的太阳能通风墙模型,通过三维数值模拟研究在不同室外风速和太阳辐射强度下结构参数对其通风性能的影响.结果表明,内置格栅诱导通道可以有效利用室外风形成对太阳能通风墙主通道内气流的诱导作用而强化自然通风;该太阳能通风墙通风量随格栅间距与格栅高度比值的增加先增大后减小,存在最佳比值使通风量最大;随着风诱导通道宽度与主通道宽度比值的增加,不同室外风速下的通风量均呈先增大后减小的变化趋势.     

斜坡式房屋太阳能系统实验研究

本文着重探索斜坡式太阳能墙体的安装要素:集热板空气间层以及倾斜角对太阳能墙体系统热性能的影响,建立了其相关的数学模型,在实验的基础上得出了合适的空气间层值和倾斜角度,对太阳能墙体系统在中原地区的安装使用具有指导意义。     

相变蓄热材料导热系数对太阳能通风墙性能的影响

通过对相变蓄热型太阳能烟囱模型通风蓄放热变化过程的计算,分析比较不同相变蓄热墙导热系数对太阳能烟囱性能的影响.计算结果表明:吸热板最大表面温度随着相变蓄热墙导热系数的增大越接近相变蓄热墙的相变温度;蓄热阶段,入口平均风速随着相变蓄热墙导热系数的增大而减小;放热阶段,入口平均风速随着相变蓄热墙导热系数的增大反而越大;相变蓄热墙导热系数越大,蓄热型太阳能烟囱系统16 h的累计通风量越高,但在导热系数增大到0.66 W·(m·K)^-1后,再增大材料导热系数,累计通风量几乎不再增加.     

多通道太阳能烟囱的通风性能

提出在竖直式太阳能烟囱中内置半圆柱形吸热墙的多通道太阳烟囱结构形式,并通过数值模拟对其通风特性进行研究.分析竖直式太阳能烟囱优化结构在不同的通道宽度W、墙体高度H、半圆柱吸热墙半径R下通风量的变化,并对优化与传统的结构形式的通风量进行对比.结果表明:在内置吸热墙半径为60、75、100、150mm,热流密度为100~1 000 W/m~2的范围内,设置半圆柱形吸热墙的多通道太阳能烟囱通风量比传统的结构增长了16%~32%.     

烟囱性状对立式集热板太阳能热气流电站系统性能的影响

在传统太阳能热气流电站基础上,设计了一种应用于城市的立式集热板太阳能热气流发电系统,并利用FLUENT软件对立式集热板太阳能热气流电站系统进行数值模拟,在不同集热板高度、宽度和空气层厚度下的模拟结果表明:随着集热板高度、宽度和空气层厚度的增加,系统通风量和系统最大功率都是增大的,增大幅度越来越慢,甚至减小;系统最大能量转换效率随高度的增加而增加,集热板高度和空气层厚度对其影响较小;集热板宽度与宽度之间存在一个最佳比值为15～25,使得在此比值范围内,系统通风量最大;考虑到城市建筑形象和空气层厚度对系统通风量的影响,空气层最佳厚度为0.2～0.4 m.     

新型太阳能集热墙空气间层温度场的模拟计算

建立新型结构的太阳能集热墙,它由单层高透型LOW-E玻璃、百叶形的太阳能吸收层、空气间层、聚苯板和实体墙构成.利用CFD技术,采用RNG k-ε两方程模型和太阳加载模型模拟了太阳能集热墙内部空气层的温度场;并建立了对比模型,其结构为双层普通玻璃、百叶形的太阳能吸收层、空气间层、聚苯板和实体墙.在相同模拟条件下对其空气间层的温度场进行了模拟计算.通过分析比较两种模型的模拟结果得出,新型结构的集热墙集热性能优于对比模型,节能效果显著.研究结果对太阳能集热墙的工程设计及进一步的研究有一定的参考价值.     

外置式太阳能热电烟囱通风及其对室内热环境的影响

太阳能烟囱(solar chimney, SC)是热压驱动室内自然通风的重要手段之一,提高其太阳能利用率和通风性能具有重要意义。结合离散热源强化烟囱通风理念,提出了一种外置式太阳能热电烟囱并探讨了烟囱通风特性及其对室内环境影响。首先基于流动传热与热电能量转换理论,建立了太阳能热电烟囱二维非稳态模型。其次分析了不同热电发电机(thermoelectric generator, TEG)位置,如烟囱出口处(TEG-outlet),烟囱中部处(TEG-mid),烟囱入口处(TEG-inlet),烟囱通风性能与室内环境流动分布规律,并进一步讨论了热电发电性能。最后比较了外置式离散热电烟囱(solar chimney integrated with TEG,TEG-SC)与传统烟囱的各项通风、发电性能的差异,阐明TEG-SC的优势。结果表明：随着光照强度增大,热电放置在入口处相对于放置在出口处和中部处下的出口速度和每小时换气率量(air changes per hour, ACH)最大,此时,每个位置TEG的发电功率差别不大,但是随着光照强度的增大,热电放置出口处的发电功率会逐渐增大。与此同时,...     

高层建筑火灾时前室门的流场分析

高层建筑防烟设计的目的是为了防止烟害并对烟气扩散进行控制,高效防烟装置应具有绝对隔烟、自由出入隔烟场所、不影响视野等功能。该文通过对烟气流动的机理分析,讨论了前室门的流场特性,用理论的方法建立了前室门处的流场。根据流线流量原理,提出在火灾时用防烟空气幕控制烟气的扩散。在前人试验研究的基础上,导出防烟空气幕的计算方法。     

透明插板对太阳能烟囱通风优化的数值研究

建立耦合插板的太阳能烟囱模型并对其进行数值计算,调查了不同插板间距及插板数量对烟囱通风性能的影响。研究表明,透明插板将在烟囱通道中形成热边界层来提升热压转换效率,从而提高了太阳能烟囱的通风能力。耦合单块插板时,插板间距为d/D=3/5时烟囱通风量最大,此时如果改变插板材料的吸收率,烟囱通风效果会更好。此外,当插板数量增加时烟囱通风量呈现增加的趋势。     

太阳能热风发电系统的空气集热器试验装置的研制

根据太阳能热风发电系统集热器的抽象试验研究模型,研制了该系统的空气集热器试验装置,设计了该装置的集热器箱体、太阳能辐射模拟装置、流量和温度测量系统、辐射强度测量系统以及数据采集系统.利用研究装置进行了变太阳辐射强度、变空气流量以及环境温度对空气集热器的热量影响实验,初步试验验证装置的可行性.     

焦家寨煤矿矿井通风系统探讨

对焦家寨煤矿矿井通风系统的探讨得出结论:该矿井通风系统改造后,矿井总进风量为13916m3/min,其中主立井进风量为3 513 m3/min,副立井进风量为9 581 m3/min,进风平硐进风量为822 m3/min;矿井总回风量为14 893 m3/min,其中2号回风斜井回风量为6 720 m3/min,回风斜井回风量为8 173 m3/min;2号回风斜井及回风斜井通风容易时期及通风困难时期,均属于容易通风。     

被动式太阳能加热系统动态热特性研究

为揭示特隆布墙体作为热边界条件的被动式太阳能实验房的动态热特性,对被动式太阳能实验房进行了实测;根据相关性理论分析了室内空气温度的多种相互耦合的影响因素.表明烟囱效应诱导的空气热循环是影响室内空气温度最显著的因素;根据频域分析理论研究了集热蓄热墙的传热特性;利用Ra数分析了各壁面温度对自然对流换热的影响;将间层内的自然对流简化为两个垂直平行平板的大空间自然对流问题.分析确定热循环过程中间层内的空气处于从层流到湍流的复杂流态,湍流至少覆盖墙体高度的一半;最后,根据拟舍得到的平均Nu数.将空气热循环划分为起始、稳态和消失3个阶段.     

重庆地区太阳能建筑一体化应用的实测与分析

根据重庆地区的气候特征和太阳能资源分布特点,提出了适于重庆地区的太阳能建筑一体化应用技术思路——太阳能辅助室内通风降温措施,即充分利用重庆地区夏季强烈的太阳辐射,强化烟囱效应,促进建筑内部自然通风,从而改善夏季室内酷暑闷热的热湿环境,达到节能目的,实现太阳能的被动式利用。通过实测分析,在太阳能的热作用下,室内产生了0.16～0.22m/s的风速,同比提高14%～40%,同时室内平均温度比室外的平均温度降低2.6～3.4℃,有效改善了室内热环境舒适状态。