燃池盘管耦合供热系统阴燃能量梯级利用与燃烧控制理论研究

让农民生活在温暖舒适的环境中，一直是国务院和有关部门中长期发展规划的一部分，而目前，我国大多数北方农村住宅仍然普遍存在室内环境舒适性差、取暖费用比例高、空气品质差、而农业废弃物过剩等方面的困扰。本课题基于农业废弃物循环利用，通过数字化数据实时采集系统，多维进行数值记录，进行针对燃池阴燃燃烧特性、非稳态辐射传热、二维方向渐近燃烧特性；燃池与盘管耦合系统的实验、能量梯级利用技术与数值模拟分析以及基于分岔理论的阴燃燃烧控制进行了关联性研究和数值、模拟分析。课题力争在热能源利用方面- - 燃池盘管耦合供热系统及其能量的梯级利用做出有益探索，探寻一种低碳采暖模式，解决量大面广的农村地区住宅取暖严峻的问题，走出由"传统低技术"到"适宜性技术"的可持续发展之路。本课题的实施对农村废弃资源的循环利用、降低农村住宅能耗，切实改善农民的居住热环境和品质具有重要意义。

本项目以燃池热利用为基础，开展了农村地区的实测调查研究，形成了以满足北方农户生活方式及植物热舒适为前提的供暖系统的研究思路。.首先，以传统燃池供暖系统为基础，对其进行全面的热性能分析，得该系统中地板温度分布均匀，变化范围为21~ 29.3℃，室内温度满足农村室内的舒适范围12~16℃。在实验测试基础上得燃池热效率为37.9%。同时，从定量角度分析了燃池采暖房的热环境稳定性，并根据室内热稳定性的评价指标得到室内外温度波动比率 η燃池=0.21< η炕=0.82，综合温度的波幅A0燃池=3.03<A0炕=7.82℃，以定量结果表明燃池房室内热环境更稳定。提出了传统燃池供暖系统存在的实际应用问题。.其次，设计并搭建了燃池盘管采暖系统实验台，利用实测调查及对比分析的方法对以其为采暖源的农村生态住宅的热环境及空气品质进行了研究，并对其热性能进行了实验研究，系统的分析了燃池采暖地板温度分布及其与室内气温的关联性。另外，根据传统燃池供暖系统存在的问题，在以火炕为供暖方式的基础上对民工巧匠设计的基于燃池与柴灶为耦合热源的灶连炕系统、燃池-盘管-炕耦合供暖系统进行了性能测试。针对该系统进行不同工况下的热源特性和炕体热性能的实验和理论分析，结果表明基于燃池与柴灶为耦合热源的灶连炕系统的炕面温度在夜间可始终保持25℃以上，其炕面温度热稳定性优于传统灶连炕。炕面散热量有78.1%的时刻满足房间热负荷，大于传统灶连炕系统，有效改善夜间炕面温度，但存在炕面局部过热的现象，并无法满足持续供热，具有间歇性。.最后，以日光温室供暖系统研究存在问题为基础，提出了燃池能量梯级利用及进一步改善植物热舒适的，利用开源节流原理设计并搭建了该系统。对搭建的日光温室进行实验研究和并且定性的评价了日光温室燃池耦合地面辐射系统植物关于空气的温湿度、土壤的温湿度、CO2浓度、光照等方面的热舒适性。并建立日光温室室内空气的质能平衡、室内水汽平衡方程、作物冠层平衡方程、通风模型，得出植物的热舒适性平衡方程；通过实验和理论分析表明该系统可实现燃池内部能量的梯级利用，结合多能互补原理来满足植物的生长需求。