太阳辐射作用下不同活动水平的室内人体传热特性及热舒适研究

太阳辐射是影响室内空调负荷的重要因素,当阳光直射人体时,影响人体与周围环境热交换,进而影响热感觉,人体处于热中性的环境温度的变化关乎空调系统能耗和人体热舒适。本研究在人工气候室进行冬季实验,利用太阳辐射模拟装置控制太阳辐射强度,受试者穿着典型服装,分别进行静坐与两种步速(3.2、5 km/h)活动,测试生理参数并进行热感觉问卷调查,分析太阳辐射与活动水平共同作用下,人体与周围环境间的传热特性,研究热舒适区偏移规律。结果表明:有太阳辐射时,随着活动强度增加,蒸发传热量占比增加,对流传热与辐射传热占比减小,热舒适区向下偏移,冬季人体维持舒适状态所需的环境温度降低。为该条件下空调室内设计参数的设定提供一定参考,使空调系统更节能。

考虑光压力和热载荷的太阳帆薄膜力学行为分析

基于冯卡门板理论描述薄膜结构大变形,耦合光压力与热载荷,构建10μm量级薄膜非线性动力学主控方程。采用伽辽金离散方法和龙格-库塔推进方法数值求解方程时域解,并引入最大李雅普诺夫指数判别薄膜混沌运动。分析表明,法向光压力远大于切向光压力并抑制薄膜动力学颤振,仅计入光压力时,太阳帆膜呈静变形特征。当计入的光辐射热载荷达到临界值后,考虑切向光压力与法向光压力的薄膜都呈现动力学混沌运动。综上,光压力抑制太阳帆薄膜颤振,热载荷导致薄膜进入混沌运动。

太阳能真空集热管热损分析与试验研究

基于热平衡法提出了一种动态热平衡热损计算方法,并进行了验证,同时分析了环境温度、进口温度、流量对真空集热管热损的影响。结果表明,热损随着环境温度的降低、进口熔盐温度的升高和熔盐质量流量的降低而增大;当辐照强度在700 W/m2以上时,真空集热管获得的热量大于热损并能稳定工作,说明槽式光热电站在东南沿海等太阳能资源相对不足的地区有一定的适用性。

太阳能热化学转化技术研究进展

利用热化学反应将太阳能转化为易存储的化学产品,是实现太阳能大规模连续利用的有效方式。聚光器和反应器是太阳能热化学转化系统的核心设备。该文首先基于热化学反应进行温度的不同,对典型的低、中、高温太阳能热化学转化系统进行介绍,并对不同温度段系统中常用的聚光器类型进行总结,同时简要评述不同太阳能热化学转化系统的优缺点和发展趋势;然后基于太阳能热化学转化过程中传热方式的差异,对直接辐射加热型和间接辐射加热型太阳能反应器的种类、结构、工作原理和研究进展进行阐述。

R290直膨式太阳能热泵供暖系统实验研究

为分析直膨式太阳能热泵耦合地板辐射供暖系统在北方寒冷地区的实际运行特性,设计并搭建以丙烷(R290)为工质的直膨式太阳能热泵供暖实验平台,分析冬季不同运行工况下环境参数对系统热力性能的影响。实验结果表明:系统可实现室内供暖的稳定性,实验测试期间平均室温保持在16.1~20.8℃之间,热泵系统性能系数(COP)保持在2.57~4.30之间,供暖系统COP保持在2.24~3.98之间。太阳辐照度每增加50 W/m^(2),热泵系统COP提升4.9%;环境温度每升高1℃,热泵系统COP提升2.4%。太阳辐照度对热泵系统的电子膨胀阀开度和工质质量流量影响较为显著。当终止水温从45℃提升至55℃时,热泵系统COP降低12.2%;而在终止水温为50℃时,供暖系统COP达到最大值3.37。

太阳辐射对青藏铁路路基表面热状况的影响

在不考虑大气影响的情况下 ,铁路路基和左右边坡接受到的太阳辐射日总量随铁路走向和季节的不同 ,而有很大的差异 .利用实测资料 ,计算了青藏铁路梯形路基不同表面吸收的太阳辐射能的差异 ,分析研究了青藏铁路路基及左右边坡表面的热状况及其与地面吸收的太阳辐射能的关系 ,提出了一些有关高原铁路建设方面值得注意的问题 .利用地面吸收的太阳辐射能反演了青藏铁路路基和边坡表面温度 ,并进行了验证 。

太阳辐射对乘员热舒适性影响的研究

太阳辐射对轿车乘员舱热舒适性有较大影响,在设计空调系统制冷时,应该以太阳辐射对乘员产生最大热量时的工况为依据,而在传统设计中往往采用90°太阳高度角时的辐射工况。文章通过采用RNGk-ε湍流方程和Discrete Ordinates辐射模型,结合人体各个部位的热评价机制,对某款轿车的乘员热舒适性进行了多工况数值模拟和分析,结果表明,在63.51°太阳高度角时的辐射工况下,人体各部位当量温度大部分都超出了舒适范围,而直射工况下各部位当量温度基本在舒适范围之内,该分析结果为轿车空调系统的制冷设计提供了参考。

不同朝向玻璃窗太阳辐射得热系数模拟与实验研究

建立了太阳辐射得热系数的计算模型,并搭建了测量窗户太阳辐射得热系数的实验台,得到了玻璃窗的太阳辐射得热系数的实验值和模拟值,两者吻合度很好。结果表明:太阳辐射得热系数与太阳入射角密切相关,不同朝向玻璃窗的太阳辐射得热系数随着太阳入射角有规律地变化。当玻璃窗朝南时,一天之内太阳辐射得热系数先增大,中午时达到最大值而后减少;当玻璃窗朝西时,太阳辐射得热系数上午基本保持不变,而后减少(大概中午时分达到最小值),然后逐渐增大;玻璃窗朝东时太阳辐射得热系数变化情况与西向相反;当玻璃窗表面没有太阳直射辐射时,太阳辐射得热系数基本保持不变。

元江干热河谷太阳辐射各分量及反照率变化特征

为了探讨干热河谷太阳辐射的特征,本文利用元江干热河谷稀树灌草丛通量塔上连续2年(2013年5月至2015年4月)辐射数据,对元江干热河谷稀树灌草丛植被林冠上太阳辐射(总辐射(Q)、反射辐射(Qα)、有效辐射(I)、净辐射(Rn))的日变化、季节和年变化特征进行分析,探讨了反照率(α)和I变化特征及其原因。结果表明:该区域Q、Q_α、I、R_n的年均辐射值分别为6 210.2、807.9、1 822.9、3 578.7 MJ/(m2·a)。雨季各辐射总量占年总量比例分别为52.9%、56.3%、39.1%、59.2%,除雨季I占全年的比例小于干季外,其他3个辐射分量占全年的比例均是干季<雨季。α由于受雨季叶面积指数(LAI)增大和林冠郁闭度增加的影响,其季节变化特征表现为干季<雨季,这是生态系统为缓解该区域尖锐的水热矛盾而长期进化的结果。Q_α、I和R_n年分配率分别为13.0%、29.8%、56.9%,其中Q_α和R_n分配率的季节变化均表现为干季<雨季,而I的分配率特征与Q_α和R_n的相反。干季I分配率的增加降低了地面和林冠温度,减少了生态系统水分流失,削弱了研究区域干季时水分的胁迫效应,避免了森林植被因水力结构破坏而引发的碳饥饿所导致的死亡,有利于元江干热河谷稀树灌草丛植被在干季生存和维持该生态系统平衡。由于元江干热河谷Q和R_n都较大且该地区降雨少,故人类活动及气候变化更容易影响该地区的生态系统平衡。

上海城市太阳辐射与热岛强度

本文根据上海1984年有代表性的154天,进行影响上海城市热岛强度的回归分析。发现城市热岛强度与太阳直接辐射日总量为正相关,与风速和云量为负相关。太阳直接辐射日总量对城市热岛的影响与城乡下垫面的反射、吸收和增温、冷却的差异有关。我们又用气象卫星资料,结合实测的太阳辐射日总量和城、乡的气温、云量、风速等气象资料,对上海1984年不同季节城市热岛的若干典型个例进行分析,说明上海城市太阳直接辐射日总量对上海城市热岛形成及其强度变化起着重要作用。

太阳能热泵地板辐射供暖系统的实验研究

设计建立了以热管式真空管太阳能热水器和水源热泵机组为热源,以地板辐射采暖系统为末端装置的太阳能热泵地板辐射供暖系统实验台。通过对实验台冬季供暖工况的实验研究,考察了采暖房间的热力过程以及太阳能集热器、热泵机组等主要设备的工作性能。实验结果表明,实验台设计方案可行,主要设备的工作性能达到了设计要求。

太阳辐射对车室内热舒适性的影响分析与改进

针对太阳辐射对车室内热环境和热舒适性影响较大的问题,分析了太阳辐射的影响效果,并根据影响效果提出了车室内热舒适性的改进途径和案例验证。为研究太阳辐射对车室内热舒适性的影响,采用人体局部当量温度Teq,i作为热舒适性评价指标,对夏季太阳高度角为61.2°工况下车室内热环境和热舒适性进行数值仿真。结果表明,考虑太阳辐射后,驾驶员各节段Teq,i均上升,大部分节段超出舒适范围。为提高车室内的热舒适性,根据Teq,i计算公式及太阳辐射对车室内热环境的影响特点,在国标范围内降低车窗玻璃透射性,送风温度由10℃降至8℃,车室内热舒适性得到明显提高。为汽车车窗玻璃选择和空调系统的制冷设计提供了参考。

非直膨式太阳能-水源热泵地板辐射采暖实验系统研究

为解决太阳能供热系统间歇性和不稳定性的问题,对以水源热泵作为辅助热源,以热管式真空管太阳能集热系统为主要热源形式,以地板辐射采暖系统为末端装置的太阳能-水源复合热泵地板辐射供暖系统进行研究。分析该系统在不同工况运行原理的前提下,建立系统性能系数的数学模型。分析了集热器进出口温度、水箱平均温度、地板采暖系统进出口温度和热泵蒸发温度对系统供热性能的影响。提出此系统的运行策略和控制方案,为该系统的设计和运行控制提供了依据。

太阳辐射吸收系数对围护结构夏季净得热量的影响

以上海地区的建筑围护结构夏季传热过程为研究背景,在分析太阳辐射作用下围护结构外表面热平衡关系的基础上,采用数值模拟方法,讨论在夏至日太阳辐射吸收系数对不同朝向围护结构表面温度和全天净得热量的影响。结果表明:吸收系数减小率相同时,南墙外表面温度下降率小于其他朝向,而其全天净得热量的减小率则大于其他朝向。不同朝向围护结构表面温度的下降率均小于吸收系数的减小率,但其全天净得热量的减小率均大于吸收系数的减小率,说明降低外墙外表面太阳辐射吸收系数可以有效减少因太阳辐射导致的传入围护结构内部的热量。

太阳辐射对人体热舒适性的影响分析

目的研究太阳辐射对于人体热舒适性的影响.方法在沈阳建筑大学蓄能电热地板实验室内,对在校学生进行人体舒适性研究,维持室内的热湿环境不变,采用问卷调查方式分别统计在有、无太阳辐射的室外条件下对于热感觉、空气湿度感及吹风感的评价.结果有太阳辐射时中性温度为22.24℃,无太阳辐射时中性温度为23.05℃,期望温度略高于中性温度,两者基本吻合;有太阳辐射时线形回归的斜率为0.37℃,无太阳辐射时线性回归的斜率为0.36℃;有太阳辐射时最低不满意率LPPDs=4%,而无太阳辐射时最低不满意率LPPDs=5%.结论与无太阳辐射的情况相比,在有太阳辐射时受试者的中性温度和期望温度较低一些,人体对于温度的变化的敏感程度稍大,且人体对环境更容易满足.

日光温室山墙对室内太阳直接辐射得热量的影响

该文计算了日光温室室内各个面的太阳直接辐射,结果表明:山墙内侧的太阳直接辐射日变化规律不同于室内其它各个面。对于长度较短的温室,如果忽略山墙的作用,将会忽略山墙内外侧太阳辐射对室内得热的影响,同时忽略山墙在室内各个面产生的阴影,从而高估了室内其它面的太阳辐射得热,高估值随着温室长度的递减而递增,给日光温室热环境的分析带来误差。该文还测量了日光温室各个面的热流量,分析了山墙的蓄热放热过程及其随温室长度变化对室内得热的影响。因此,对长度较短的温室,必须考虑山墙对室内得热的影响。同时也为日光温室长度的确定和室内作物布局提供理论依据。

基于太阳辐射影响的室内热环境特性

通过实验测试和理论计算,从平均辐射温度和实际热感觉投票等方面综合分析了太阳辐射影响下室内热环境特性的变化规律,分析了适用于此环境下平均辐射温度的计算方法,并提出了现阶段空调分区存在的问题,研究了更为细致的空调分区方法。研究表明:太阳辐射影响下室内热环境整体呈现不均匀分布的现象,壁面温度、空间温度及平均辐射温度与太阳辐照度之间存在密切联系;当室内环境受太阳直射影响时,使用黑球辐射温度换算得到平均辐射温度的方法存在一定偏差,使用辐射区平均辐射温度理论值计算得到的PMV与人体实际热感觉投票值基本一致;建议在建筑内外区划分的基础上,对建筑进行更为细致的分区,以便对建筑不同区域的瞬时负荷实时调控,以期达到热舒适及节能的目的。

太阳能-热泵地板辐射供暖系统间歇运行模式的数值研究

探讨了以太阳能-热泵为热源的地板辐射供暖系统的组成方式与运行方式,建立了系统间歇运行方式下采暖房间热力过程的数学模型,研究了系统在间歇运行方式下采暖房间的热力过程。数值计算结果表明,以太阳能-热泵为热源的地板辐射供暖系统采用间歇运行方式是可行的。

太阳辐射下汽车仪表板热负荷的数值模拟与实验研究

为降低太阳辐射下仪表板的热负荷,基于热平衡方程,对在海南夏季天气条件下汽车的换热过程进行数值模拟,所算得的车内温度场与实验结果很好吻合。在此基础上,分析了不同传热方式等因素对仪表板温度场的影响。结果表明,辐射和传导是仪表板温度场的主要影响因素;减小前车窗玻璃透射率、放置遮阳挡、合理增加仪表板导热系数和选择适当的停车位置都能显著降低仪表板的热负荷。

太阳辐射下客车车厢内热环境的分析研究

在对车厢内热环境进行理论分析的基础上,建立了经常处于太阳辐射的工作状态的现代某客车车厢的数值模型。综合考虑传导、对流及辐射传热,采用标准k-ε两方程湍流模型及各种辐射模型,对典型太阳辐射下客车车厢内温度场进行了稳态数值计算,为客车车厢内气流组织和热环境优化的研究提供依据。