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随着经济的迅速发展和人们生活水平的不断提高,建筑能耗呈现持续迅速增长的趋势。据相关部门推断,在未来的几年中,我国建筑能耗比例将上升至35%左右,居各行业能源消耗之首。因此,为实现国民经济的可持续发展,必须重视建筑领域的节能技术。太阳能烟囱作为一种利用太阳能强化自然通风的被动式技术,既充分利用了可再生资源,同时也降低了建筑能耗,具有广阔的发展前景。 由于太阳能的不稳定性和不可控性,为了提高太阳能的利用率,延长太阳能烟囱系统的通风时间,将相变材料应用于太阳能烟囱系统中是一种有效的方法。为了解结合相变材料的太阳能烟囱通风性能的影响因素,本文采用理论分析与数值模拟的方法,对烟囱系统内部空气的传热过程以及流动状态进行了模拟计算,研究了影响通风性能的因素,分析了影响的原因。 首先,在稳态条件下系统地研究了不同的结构参数(烟囱高度、空气通道深度、进风口高度)及太阳辐射对太阳能烟囱系统通风能力的影响,得出了不同的结构参数对太阳能烟囱通风性能的影响规律。研究表明,系统的通风量随着太阳能烟囱高度的增加或太阳辐射强度的增加而增大;存在最佳的空气通道深度,使系统诱导的通风量达到最大值,当烟囱深度超过最佳值后,在出口处易发生回流现象,从而降低烟囱的通风量;随着烟囱进风口高度的增加,系统诱导的通风量先增加后降低,并且相比于其他两个结构参数,烟囱进风口高度对烟囱通风性能的影响较弱。 其次,在非稳态条件下研究了不同的相变温度或不同的相变材料层厚度对烟囱系统通风性能的影响。结果表明,在不同的相变温度或者相变层厚度下,烟囱系统内的性能参数的变化趋势基本相同,但在数值上也存在差异,合适的相变温度或者相变材料层厚度能够取得较好的通风效果,合理的相变材料要基于室外空气综合温度而选择。 最后,对有无相变蓄热材料的太阳能烟囱系统进行了对比研究。分析发现,与无相变材料的太阳能烟囱系统相比,当太阳能烟囱结合相变材料后,烟囱系统内的性能参数发生了明显的变化,添加了相变材料后,烟囱系统诱导空气的效果明显改善,通风时间得到延长。