利用太阳能采暖可节省大量能源,减轻环境污染,具有明显的经济、环境和社会效益。太阳能采暖系统的类型有很多,其中温室(或附加日光间)太阳能采暖获得了成功的应用。本文设计一种利用“温室效应”的被动式太阳能采暖房,在温室及采暖房底部铺设岩石,作为吸收和贮存太阳能的介质。针对此太阳能温室-采暖系统,研究在采暖房的北墙采用或不采用隔热保温措施时的温度及气流分布,分析以岩石作为蓄热层时,岩床的传输性质对太阳能温室-采暖房的蓄热作用。
1数学物理模型11物理模型如所示,被动式太阳能温室-采暖房坐北朝南,由温室、采暖房、蓄热层和围护结构组成。温室在采暖房的南面,顶部向南倾斜。温室与采暖房的隔墙的上下端设有通风口,温室侧的隔墙表面对太阳光的吸收率较大,隔墙内为保温材料。温室顶部和东、西、南面为透明玻璃结构;温室及采暖房底部为蓄热床,充填岩石等蓄热介质。
12太阳能温室-采暖房的热平衡太阳能温室-采暖房的固体表面温度可以通过热平衡方程求出。在热平衡分析中,作假设:①忽略温室内空气的温度差异,近似为集总热容体;②1.21温室采暖房内空气的热平衡其中,Pa、Ca、Va、Ta―分别为采暖系统空气的密度、比热容、容积、温度;T面的对流换热;Qcs―空气与蓄热层表面的对流换热;Qcw―空气与隔墙在温室侧表面的对流换热。
基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(No.G2000026303)国家自然科学基金项目(No.59976010)教育部博1.2.2温室顶部及玻璃围护结构的热平衡其中,Qgsun――玻璃围护结构所吸收的太阳辐射(包含直射、散射、反射)热;Qsky―温室顶部玻璃与天空的辐射换热;与温室内环境的辐射换热;温室玻璃围护结构-温室玻璃围护结构与温室外环境的对流换热。
1.2.3温室与采暖房隔墙在温室侧的热平衡其中,kw、Tw―分别表示温室隔墙吸热层的导热系数、温度;Qwsun―隔墙温室侧表面所吸收的太阳辐射(包含直射、散射、反射)热;Qrw―隔墙温室侧表面与温室内环境的辐射换热;x―温室隔墙吸热层的深度坐标。
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