北方冬季太阳能墙体温度计算研究.pdf

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1、128低温建筑技术2014年第7期(总第t93期)北方冬季太阳能墙体温度计算研究王莹钰，贾永英，崔向红，王爱威，曹丹阳，王露，支艳(1．东北石油大学土木建筑工程学院．黑龙江大庆163318：2．中国石油天然气管道局北戴河培训中心，河北秦皇岛0661O0)【摘要】为了研究太阳能墙体的热质耦合传递规律，考虑太阳辐射的影响，建立了太阳能房的物理模型，并根据热力学第一定律建立了太阳能房的数学模型。通过数值模拟给出了太阳能墙体各部位温度分布，通过本文的研究为太阳能集热墙的设计提供了参考和理论指导。【关键词】太阳能集热墙；传热性能；温度模拟【中图分类号】TU832．17【文献标识码

2、】B【文章编号】1001—6864(2014)07—0128—03THETEMPERATURESTUDYoFSOLARBUⅡDGwALLINTHENoRTHWANGYing．yu，JIAYong—ying，CUIXiang—hong，WANGAiwei，CAODan．yang，WANGLu，ZHIYan(I．SchoolofCivilEngi．andArchitecture，NorthestPetroleumUniv．，HeilongjiangDaqing163318，China；2．ChinaPetroleumandNatureGasPipelineBureauBei

3、daiheTrainingCenter，HebeiQinhuangdao066100，China)Abstract：Inthispaper，weaimatstudyingthelawsofheatandmasstransferinthesolarbuildingwalls．Itestablishedthephysicalmodelofthesolarbuildingwalltakingintoaccountthesolarradiation，itbuiltmathematicalmodelaccordingtothefirstlawofthermodynamics．Th

4、epapersimulatedtempera-turefieldinthesolarbuildingwaHsandgiventhetemperaturedistributioninthesolarbuildingwalls．Ourstudyprovidedthesciencetheoretic~undationofheatandmasstransferinsolarhouse．Keywords：solarbuildingwaUs；heattransfer；temperaturesimulate目前生态建筑、绿色建筑都十分重视利用太阳太阳能墙体的传热过程如图1所示。根据能

5、量守能，太阳能建筑是直接利用太阳能进行采暖或空调恒定律，集热墙系统和房间内能量平衡分别是：的建筑。国内外学者对太阳能墙体进行了大量研究。qsTa．wqs—qL，w—qc—gK(1)陈威通过CFD方法研究了集热板气流均匀性问题，研gsTR．Bgc+qK+gA—gL_B—qR(2)究以小孔总通风量作为控制参数，控制集热板的气流式中，q为储存在集热墙中的能量，W／m；均匀性。Dymond和Kutschel采用“管道网络”模型qSTR．为房间内的储存能量，W／m2；g。为集热墙外表面分析了气流的分布情况]。王崇杰等人以山东建单位面积吸收的太阳辐射热量，W／m；q为太阳能房筑工程

6、学院新校区学生公寓作为实验载体，进行了太与室外空气之间的对流换热量，W／IIl2；q为太阳能房阳能墙体系统设计。Fleck通过实验研究了风环境对和室内空气对流换热量，W／m；g为太阳能房通过墙太阳能集热系统的影响。本文综合考虑太阳辐射强体导热向室内传热量，w／m2；q为保持室内特定的最度的影响，建立新型太阳能墙体传热的物理数学模低气温而提供的辅助热源热量，W／m2；q为保持室内型。并通过数值模拟给出墙体内温度分布及分析研究，通过数值模拟及分析研究，为太阳能集热墙的设特定的最高气温而通过通风带走的热量，w／m。为计提供参考和理论依据。太阳能房墙体与室外其它表面之间的长波辐

7、射换热1物理模型和数学模型的建立量，W／m。[基金项目]国家大学生创新实验王莹钰等：北方冬季太阳能墙体温度计算研究129太阳能房通过导热进入室内的热量q为：．[t(．r)一t(0，r)]⋯qkA————一式中，f为墙体的厚度，m；A为墙体的导热系数，W／m·K。单位时间的冷风渗透耗热量为；qR=0．278c。·Pach·V·(t一tw)(8)式中，q为单位时间的冷风渗透耗热量，W；ach图1集热墙内热平衡方程为换气次数；c。为干空气的定压比热容，kJ／kg·K；p图1中太阳能墙体结构如图2所示。由单层为室外空气密度，kg／m；t为室外空气