李文玉 孙亮亮 袁艳平 曹晓玲 向 波

太阳能热水相变炕在不同地区的适宜性分析

李文玉 孙亮亮 袁艳平 曹晓玲 向 波

（西南交通大学机械工程学院 成都 610031）

提出一种太阳能热水相变炕的新型供暖系统，系统无需设置水箱，仅使用炕板与相变材料作为蓄热装置，可有效提高供暖效率。通过在Fluent数值模拟平台中添加自定义程序，建立了相变炕的三维非稳态传热模型，研究了其在不同地区的适宜性。结果表明，在设定工况下哈尔滨、北京和银川的太阳热水相变炕的太阳能贡献率分别可达到49.9%、70.1%和76.5%。炕体基本保证了人体在进行睡眠活动时的夜晚炕面温度的舒适性。证明了太阳能热水相变炕在我国北方多地区均具有良好的效果。

太阳能；相变炕；适宜性；太阳能贡献率；数值模拟

0 引言

我国北方地区冬季寒冷，主要取暖方式为传统火炕[1,2]。近年来，伴随着农村经济的快速发展，人们对居住环境舒适度的要求日益提高，而传统火炕普遍存在炕面温度分布不均、室内环境差、燃料消耗量大等弊端[3-5]。因此，在能源短缺的今天，急需对传统火炕进行改造与创新。太阳能是一种清洁、免费、间歇的可再生能源，而相变储能技术可解决太阳能能量供求在时间和空间上不匹配的问题[6,7]，因此一些学者对结合这些新技术的炕体进行了研究。

将太阳能作为炕体热源主要有两种应用形式，分别是通过集热器获得的热空气[8,9]或热水[10-15]为介质来加热炕体。目前较常见的是利用低温地板辐射采暖原理的太阳能热水炕。……