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甘肃河西地区日光温室蓄热墙体供热系统耦合传热机理及其墙体优化

时间:2016/6/6 17:14:53

项目名称:甘肃河西地区日光温室蓄热墙体供热系统耦合传热机理及其墙体优化

项目负责人:管勇

项目编号:地区基金51468028

项目来源:国家自然科学基金

起止时间:2015.01-2018.12

资助金额:48.0万元

主要研究内容

为了改善日光温室作物生长所需的热环境,提高太阳能及土地利用率、提升日光温室蓄热墙体对温室热环境的调控能力,本项目以河西地区日光温室为研究对象,提出了新型日光温室主被动协同蓄热墙体供热系统。采用理论分析、实验测试与数值分析相结合的方法开展以下工作:(1)日光温室聚光型空气集热系统热性能研究;(2)主被动协同蓄热墙体蓄放热系统研究;(3)蓄热墙体供热系统热工性能评价方法研究;(4)蓄热墙体结构参数优化方法研究。目标是揭示主被动协同蓄热墙体供热系统耦合传热机理,获得主被动协同蓄热墙体供热系统热工性能评价方法及其墙体优化方法。以期形成一套指导河西地区新型日光温室主被动协同蓄热墙体供热系统设计建造的理论和技术方法。

初步研究结果

依据本项目的研究内容,搭建了如图1 所示的日光温室主被动协同蓄热墙体供热系统性能测试实验台。该实验台由试件模块、聚光型集热器系统、基本参数采集系统及设备运行控制系统等组成。课题组利用该实验台测试了冬季条件下,日光温室聚光型空气集热器热性能,并对聚光型空气集热器进行建模与仿真优化分析。实验表明:集热器内空气流速的大小直接影响集热器集热量;集热器适宜的空气流速是1.5m/s2.0m/s;太阳辐照度一定条件下,集热器空气进口温度越低,其集热效率越高,且在不同太阳辐照度下该变化趋势相同。集热器在太阳辐照度为620W/m2800W/ m2区间内集热效率最高,其最大瞬时效率可达到51%;太阳辐照度较低时集热效率有所下降为了进一步提高主动蓄热系统的蓄热能力,需要进一步改进现有聚光型集热器的集热能力结合实验结果,基于EnergyPlus软件建立了日光温室动态热性能分析模型,并通过实验对所建立的模型进行了验证,并提出的经济分析模型,分析了日光温室优势种植区域不同保温材料在日光温室墙体中的最佳厚度

甘肃河西地区日光温室蓄热墙体供热系统耦合传热机理及其墙体优化

1日光温室主被动协同蓄热墙体供热系统性能测试实验台示意图

主要研究成果:

在国家自然科学基金的资助下,现发表论文4篇,申请发明专利2项,其中已授予发明专利1项。

[1] Yong Guan, Chao Chen, Yunquan Han, Haoshu Ling, Quanying Yan, Experimental and modelling analysis of a three-layer wall with phase-change thermal storage in a Chinese solar greenhouse, Journal of Building Physics, 38(6): 548-5592015)。

[2] 管勇, 陈超, 马彩雯, 胡万玲, 凌浩恕, 日光温室墙体保温层最佳厚度的确定, 新疆农业科学, 52(3):542-5502015)。

[3] Wanling Hu, Liangbi Wang, Yong Guan, The effect of transverse tube pitch on the thermal-hydrodynamic performance of a circular tube-plate-fin heat exchanger with fin-mounted Vortex GeneratorsJournal of Enhanced Heat Transfer, 22 (3): 1–27 (2015)

[4] 刘盼盼,杨惠君,管勇EnergyPlus在日光温室热环境模拟中的应用验证与分析,建筑节能,已接收2016

[5] 管勇,胡万玲等,一种日光温室主被动协同蓄热墙体供热系统,发明专利,专利号:ZL 2014103214553

[6] 管勇,胡万玲等,一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法,申请发明专利,申请号:2016102960334(实质审查阶段)

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