太阳能相变蓄热炕的实验及数值模拟研究

为实现太阳能相变蓄热炕的快速升温,采用毛细管网及配置高导热复合相变材料来提高炕体的热响应时间,通过数值模拟与实验研究相结合的方法对炕体的热工性能进行研究。本文首先对比不同熔点石蜡的差示扫描量热(differential scanning calorimetry,DSC)曲线,选取35#石蜡作为研究对象,采用熔融混合法制备不同配比的石蜡-膨胀石墨复合定形相变材料;并通过渗漏测试确定最佳配比。实验表明:当膨胀石墨质量分数为8%时,复合定形相变材料渗漏率较低,为兼顾储热、导热性能的最佳配比。将石蜡复合相变材料应用于太阳能相变蓄热炕,通过计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)建立三维非稳态传热模型,对炕体进行24 h供热模拟设计;模拟表明:太阳能相变蓄热炕在昼间垫面温度达到24.2℃,夜间垫面温度达到30.2℃。通过Trnsys(transient system simulation program)软件对组合式系统进行运行模拟发现:组合系统均可达到设计的45℃及以上;另外,组合式系统全年节电量为2974.7 kW·h,或节省标准煤469.9 kg,或减少二氧化碳1240.5 kg、一氧化碳70.9 kg、PM_(10)6.8 kg等,节能减排量显著。

太阳能相变炕影响因素分析及热工性能模拟

本文设计了一种太阳能热水供热与相变蓄热组合的热炕供热系统,为提高蓄热炕的热响应,配置了高导热复合相变材料,利用数值模拟对炕体单元进行三维非稳态瞬态传热模拟。通过控制变量法,对太阳能相变蓄热炕的相变材料导热系数、相变温度、相变潜热等炕体热工特性影响因素进行模拟分析,得出:相变材料导热系数、供水温度、相变潜热对相变炕的热响应时间影响显著,且相变潜热决定放热时长,相变温度、相变温度范围对相变炕的垫面温度有明显影响。最后,以十二水磷酸氢二钠复合相变材料作为炕体的蓄热材料,对炕体进行蓄放热模拟设计,发现垫面温度昼间可达到17.1℃,夜间可达到30.3℃,可以很好地满足居民的热舒适要求。

太阳能炕采暖系统的试验研究

设计了一种新型太阳能炕采暖系统。在理论分析的基础上建立了实验平台,采用对比分析方法实测太阳能炕采暖房间和传统火炕采暖房间的室内温度和炕面温度分布情况。研究表明,太阳能炕比传统火炕炕头与炕中温差小5℃,炕中与炕尾的温差小2℃,炕面平均温度提高3.4℃,全天室内温度平均提高1.5℃。该新型采暖系统运行安全可靠,能提高室内温度,降低炕面温度的不均衡度。

复合太阳能炕系统运行模式的实验研究

提出一种新型复合太阳能炕系统,该系统由提供被动采暖的太阳能空气集热器和提供主动采暖的太阳能炕系统组成。系统的运行模式是影响室内热环境的重要因素,为寻求最佳的运行模式,在3种运行模式下对系统进行实验测试。结果发现:当系统以晚上模式或下午模式运行时,运行过程中炕体所吸收的热量在之后的放热过程中无法充分释放,且炕面和空气温度的波幅较大;当系统以傍晚模式运行时,炕体能够充分发挥其蓄热优势,使炕面和空气温度的变化相对平缓。

太阳能炕的蓄热特性研究及其对睡眠热舒适度的影响

结合北方传统火炕的特点,建立了与太阳能热水系统结合的太阳能炕理论模型,并搭建太阳能炕系统实验台,进行了实验测试,模拟计算结果与实验测试结果吻合较好.依据通过实验验证的模型,采用合肥实测的气象数据,分析了太阳能炕系统在冬天工作时对睡眠热舒适度和室内热环境的影响.结果显示:在室外平均温度0℃左右和炕面温度不超过35℃的条件下,室内空气温度维持在8～15℃之间,在晚上21点太阳能热水系统对炕停止加热后,人所处的睡眠环境能保持在28.5～34℃的热舒适温度区间,太阳能贡献率为34.5%.

太阳能炕和Trombe墙相结合的新型太阳能采暖系统的数值研究

提出了Trombe墙与太阳能炕相结合的新型太阳能采暖系统,建立了新型太阳能采暖系统的理论模型。采用大连1月份的气象数据对该系统的室内温度、炕表面温度等进行数值模拟,讨论运行方式、有无辅助热源等对室内热环境的影响,并与单独采用太阳能炕或Trombe墙的采暖系统进行对比。计算结果显示,在Trombe墙和新型太阳能炕耦合运行模式,室内温度和炕面温度高于炕单独运行模式或Trombe墙单独运行模式;有辅助加热工况下室内热环境的稳定性优于没有辅助热源工况。

中部地区生态果园的沼气系统

针对中部地区生态果园内的沼气系统 ,即沼气、太阳能日光温室、微型沼气地炕及猪舍等关键技术进行了试验研究 ,并从技术经济方面分析评价了以沼气为纽带的中部地区生态果园模式的可行性 ,结果表明本文研究开发的沼气、太阳能日光温室、微型地炕及猪舍等关键技术能将微生物 (沼气 )、动物 (猪 )、植物 (苹果树 )紧密地结合起来 ,果品生产过程中淘汰了化肥和农药 ,可以生产出质量较高的生态型无公害果品 ,形成生态农业良性循环体系 ,经济效益、环境效益和社会效益明显 ,对合理调整农业产业结构和发展农村经济有重要的参考价值。

太阳能辅助火炕供暖系统热工性能

目的研究毛细管网型太阳能辅助火炕供暖系统的热工性能和效果.提出利用毛细管网型火炕的供暖模式,提高炕面的舒适性.方法利用数值模拟和实验测试两种手段分析两个对比房间的炕面温度和室内温度的变化趋势和规律.结果测试数据显示普通房间炕头、炕中、炕尾的平均温度分别为65.7℃、43.28℃、39.82℃,炕面温差大于20℃,而采用该系统的房间炕头、炕中、炕尾的平均温度分别为51.34℃、38.26℃、33.79℃,普通室内房间平均温度为12.2℃,太阳能辅热火炕房间室内平均温度为18.5℃,比普通房间室内平均温度高6.3℃.结论毛细管网末端热惯性小,运行时室内温度迅速升高,炕面的温度分布比普通火炕均匀,可依据主观意愿实时改善室内热环境,辅助火炕运行时有效地改善了农居室内及炕面的热舒适性.

石蜡复合混凝土太阳能相变蓄能炕系统的热性能研究

设计了一种以相变材料石蜡与混凝土相结合相变蓄能炕采暖系统,并将其与传统火炕、纯混凝土炕和纯石蜡炕进行了对比分析.在供热温度35℃、供热流量0.95L/min实验条件下,测试了系统炕面温度、石蜡温度、进出口温度和炕面热流密度等参数.实验结果表明:石蜡混凝土炕面温度分布均匀,其炕头、炕中和炕尾温度无明显差异,供热效果与纯石蜡炕相近,且系统初投资比纯石蜡炕节省了30%.石蜡混凝土炕面平均温度为33.29℃,比传统火炕高10℃,炕面降温速率却仅为传统火炕的15%.与纯混凝土炕相比,由于结构不同,石蜡混凝土炕体在炕面平均温度、夜间温度下降速率、炕面热流密度和供回水温差特性上均优于纯混凝土炕.

太阳能辅热相变蓄能火炕供暖系统实验研究

将相变蓄能和毛细管网型太阳能采暖两种技术同时运用于火炕供暖上，通过实验研究相变蓄能材料和太阳能毛细管网低温热水联合辅助供暖时对室内温度和舒适性的影响，得出普通房间炕头、炕中、炕尾的平均温度分别为65．70、43．28、39．82℃，温差大于20℃，而采用该系统的房间炕头、炕中、炕尾的平均温度分别为40．96、39．06、37．52℃，温差最大仅为3℃；夜间炕面温度下降阶段，铺有相变材料的炕面温度下降缓慢，在00：00～07：00之间均高于普通火炕炕面温度，优势明显。新模式下的房间白天室内平均温度比普通房间高14-31℃，夜间比普通房间高7．21℃，可改善农居室内及炕面的热舒适性。

仲康日食古代推算结果的复原

该文根据复原了的元代《授时历》交食推步术及有关史料，重新考察并研究了“仲康日食”的古代计算结果，并就僧一行（683～727）、郭守敬（1231～1316）和阎若璩（1636～17O4）的推算用《授时历》法进行了研究，确认了古代推算这次日食的日期对应于公元前2128年1O月13日，是由僧一行和郭守敬给出的，但其食分的推算值却很小。

寒冷地区太阳能炕采暖系统

针对我国东北地区农村采用炕采暖的传统生活习惯,设计了一种太阳能炕采暖系统。该系统充分体现了传统炕采暖的优点,将蓄热池与火炕相结合,利用太阳能采暖低温水系统蓄热供暖,夏季可以提供生活热水,冬季可以同时供热,太阳炕下设有烟气烟道,综合利用炊事和补燃烟气余热,达到节能的效果。

太阳能炕在陕北地区推广使用的可行性调查研究

炕作为我国北方寒冷地区冬季采暖的主要措施,历史悠久,但因其温度难控制、能耗大、热效率低、污染环境等原因,近年来在农村地区使用的越来越少。课题组根据太阳能炕的工作原理,结合陕北地区气象条件,就火炕的使用情况、太阳能产品的使用情况、对太阳能炕的认识等问题在陕北地区进行了实地调研。发现陕北地区农村居民非常喜爱火炕,目前主要以煤为燃料,能耗大且环境污染严重,与绿色生态建筑的要求不一致;居民的节能环保意识不强,对建筑节能重要性认识不足,太阳能产品使用范围较小;但是,当农民了解太阳能炕的原理及特点后,有72%的人愿意接受。因此,在陕北地区推广使用太阳能炕是完全可行的。

《授时历》与仲康日食推算

《书经》所载“仲康日食”的时间确定问题一直是夏年代学中的一个难题 基于华夏历史时期天文家们的研究成果 ,尤其是根据复原了的元代《授时历》交食推步术及有关史料 ,重新考察这次日食事件及古代的推步结果 ,确认了郭守敬等用《授时历》推算出的“仲康日食”发生的日期当是公元前 2 12 8年 10月 13日 ;提供了由《授时历》方法编算的 - 2 2 0 0至 - 1799年日食典 ;

太阳能相变材料蓄能炕设计与实验初探

主要讨论了太阳能集热器和蓄能炕系统设计、蓄能炕的结构与尺寸,分析了蓄能炕的稳态实验测试。在给定供水温度的情况下,分别监测了蓄能炕相变材料层、炕面和睡眠环境各结构层和周围环境温度变化,并说明了相变储热的优点。

寒冷地区太阳能炕采暖系统

针对我国东北地区农村采用炕采暖的传统生活习惯,设计了一种太阳能炕采暖系统。该系统充分体现了传统炕采暖的优点,将蓄热池与火炕相结合,利用太阳能采暖低温水系统蓄热供暖,夏季可以提供生活热水,冬季可以同时供应热水和暖气。太阳炕下设有烟气、烟道,综合利用炊事和补燃烟气余热,达到节能的效果。

太阳能—空气源热泵系统新型盘管火炕方案设计

针对北方农村居民使用火炕的生活习惯,在传统火炕的基础上,设计一种与太阳能-空气源热泵系统相结合的新型盘管火炕系统。利用太阳能低温地板辐射技术改造传统火炕,在保持传统火炕风貌的同时,进一步提高采暖的舒适性,是一次利用新技术对传统取暖方式进行改良的新探索。

夏商断代再研究

《世经》所书商代629年可信,史载夏商创建之际的重要天象“五星联珠”发生、慧星出现及旱涝交加真实可据,它们构成夏商断代的重要支撑点。仲康日食发生于公元前2072年10月23日,为夏建于前2145年、商建于前1674年提供了根据。中国社科院考古所1991年编写的《中国考古学中碳十四年代数据集》(1965～1991)提供的二里头遗址42个样品的14C测年数据是夏商断代不可弃置的重要研究内容。

被动式太阳能集热墙和新型节能灶炕耦合运行模式下农村住宅室内热环境的研究

以大连地区农村住宅为对象,采用现场实测和问卷调查方式,研究了半吊炕及被动式太阳能集热墙对室内热环境的调节作用,从室内温湿度、炕表面温度及运行方式、人为因素影响等方面对热环境进行了评价。被动式太阳能集热墙与新型节能灶炕耦合运行模式明显好于炕单独作用,虽然前者初投资增加了10%,但每个冬季可节省供暖用煤50%左右。

基于太阳能炕的主被动复合采暖建筑的实验研究

研究一种新型的太阳能主被动复合采暖民居设计,对该系统的运行情况进行系统的实验研究。该系统结合太阳能被动式空气集热器及太阳能炕系统：太阳能炕将太阳能的应用与炕床高效的能量利用相结合,替代火炕提供舒适的睡眠环境;太阳能空气集热系统对日间的室内环境进行加热。实验工作在青海省实地展开,对系统的3种不同工作模式（太阳能炕子系统单独运行、太阳空气集热系统单独运行、太阳能炕系统与太阳能空气集热系统同时运行）进行测试。结果表明,太阳能炕夜间表面温度可保持在27~38℃之间。空气集热系统可提高室内温度4℃。