论文部分内容阅读
农村地区生活水平日渐提高,人们对室内环境的舒适度提出更高要求。本文针对传统供暖方式存在的不足,设计了一种以太阳能或电能为热源,石蜡和水作为储能介质的蓄热炕,来实现农村的“无煤化”供暖。首先,设计了太阳能蓄热炕系统。选用35#石蜡作为相变储能介质,通过DSC测试,确定了其实际熔化/凝固温度和焓值,从而计算出实验所需石蜡用量。随后建立实验系统,设计实验工况,布置测量点。其次,采用对比分析法实测水蓄热炕和石蜡蓄热炕的炕面温度和睡眠环境温度。设定供水温度为40.00℃、45.00℃和50.00℃,分析两种蓄热炕的炕面温度、升温、降温速度和温度不均度等热工参数。确定水蓄热炕和石蜡蓄热炕的最优供水温度分别为45.00℃和40.00℃。对比了蓄热炕和传统火炕的性能,结果表明:火炕的炕面温度不均度为49.50℃,而水蓄热炕仅为0.14℃,有效降低了火炕炕面温度不均。并且水和石蜡蓄热炕在安全性和环保性方面相对传统火炕有较大改善。在蓄热炕整个生命周期内,与传统火炕相比可减排二氧化碳74.10t、二氧化硫0.60t、烟尘0.30t。再次,将水和石蜡结合同时作为储能介质,研究水和石蜡不同比例下的蓄热炕性能。结果显示蓄热炕中水所占比例越多炕面温度越高,升温速度越快,经济性越好但整个阶段炕面温度波动越大,水和石蜡3:1和1:3蓄热炕睡眠阶段炕面温度波动最大分别为5.49℃和1.54℃;石蜡比例越多,炕面温度波动越小,尤其睡眠阶段可更早的达到潜热放热阶段,睡眠环境更舒适。并通过Fluent软件模拟了水耦合石蜡蓄热炕的储热放热过程,结果表明与石蜡蓄热炕相比水加快了蓄热炕内热量传递。最后,通过改变运行策略,进一步优化蓄热炕性能。提高供水温度和管流速,阳光直射均可加快炕面升温速度,但供水温度过高会导致石蜡潜热利用不充分。供水温度高于石蜡熔点5℃左右,石蜡潜热利用充分。减少加热时间可降低能耗,减少成本并使石蜡潜热充分利用;联合调节供水温度可加快升温速度,利用夜间“谷电价”加热炕体可提高睡眠舒适度,并进一步减少成本。