【摘 要】
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Trombe墙技术作为一种太阳能光热建筑一体化技术,在当今建筑运行能耗日益攀升、碳排放居高不下的背景下应用潜力巨大。目前针对Trombe墙的研究主要集中在不同外部气候条件下的性能测试和分析,而不同通风策略下内部结构参数对Trombe墙流道热特性的影响还缺乏系统的实验研究,且传统流道的实验关联式适应性差已不能满足Trombe墙的设计和性能评价需要。为此,本文搭建了高度为1.46m,宽度为0.5m,流
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Trombe墙技术作为一种太阳能光热建筑一体化技术,在当今建筑运行能耗日益攀升、碳排放居高不下的背景下应用潜力巨大。目前针对Trombe墙的研究主要集中在不同外部气候条件下的性能测试和分析,而不同通风策略下内部结构参数对Trombe墙流道热特性的影响还缺乏系统的实验研究,且传统流道的实验关联式适应性差已不能满足Trombe墙的设计和性能评价需要。为此,本文搭建了高度为1.46m,宽度为0.5m,流道结构尺寸可调的室内Trombe墙流道热特性实验研究平台,利用电加热的方式在室内模拟真实太阳辐照下的加热边界条件,研究了不同热流密度下流道结构参数和入口风速对不同通风策略下的Trombe墙流道热特性的影响,旨在寻求不同结构和工况下Trombe墙流道的热特性并拟合实验关联式,为工程设计和性能分析评价提供参考。通过以上的研究,本文的主要研究结果如下:（1）自然通风策略下,Trombe墙流道各组件温度、热损失、空气得热量、质量流量、热效率和流道综合平均对流换热系数均随热流密度增大而上升,但随着流道宽高比的变化存在极值,在热流密度为900W/m~2,宽高比为0.05时,最大热效率为48.73%;热流密度较小时,热（火用）效率随宽高比的增加先上升后下降,在热流密度较大时各个宽高比下热（火用）效率差距不大。系统各部分热损失中,由玻璃盖板向外界环境的散热热损失占比最大,约占总损失的64.24%,同时围护结构的热损失占比约为18.74%。利用多元非线性回归的方法拟合了流道综合平均对流换热Nu实验关联式,从拟合的关联式来看,宽高比在0.06左右时流道对流换热性能达到最佳。（2）强制通风策略下,Trombe墙流道内的流动处于混合对流区,流道综合平均对流换热系数受入口风速、宽高比和热流密度的影响,其中入口风速的影响更大。相同宽高比下,空气得热量和综合平均对流换热系数均随着入口风速和热流密度的增大逐渐上升;相同热流密度和入口风速下,随着宽高比的增大,强制对流强度下降而自然对流强度略有提高,流道的空气得热量和综合平均对流换热系数下降;在热流密度较小时,热效率随入口风速的提高逐渐下降;在热流密度较大时,流道热效率随入口风速的增大先上升后下降,在入口风速为0.6m/s时达到最佳值;在热流密度为900W/m~2,流道宽高比为0.025,入口风速为0.6m/s时,流道热效率达到最大,为64.70%;热（火用）效率随入口风速和宽高比的增加均呈下降趋势。利用多元线性回归的方法拟合了流道内混合对流传热Nu实验关联式。（3）相同热流密度和宽高比下,有自然通风策略相比,采用强制通风策略后流道的空气得热量和热效率大幅提升,特别是在热流密度较低时,强制通风后空气得热量和热效率的提升更加显著;强制通风后质量流量有所上升,但空气出口温度大幅降低,此时相比自然通风策略空气获得能量的品位下降,热（火用）效率有所降低。
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