太陽能空氣集熱模塊結(jié)合熱質(zhì)的熱過程分析.pdf

1、隨著采暖空調(diào)能耗在全社會總能耗中所占的比例逐漸增大，可再生能源的開發(fā)與利用也越來越受到重視。采用太陽能空氣集熱器的被動(dòng)式太陽能建筑是一種直接利用太陽能進(jìn)行采暖的建筑形式，集熱器的熱效率以及建筑結(jié)構(gòu)的蓄放熱特性，對建筑室內(nèi)熱舒適性有直接的影響。因此，了解這種特殊建筑的由重質(zhì)材料(混凝土等)所組成的室內(nèi)熱質(zhì)(Thermalmass)的蓄放熱特性，對于抑制室溫波動(dòng)起著重要的作用。 本課題源于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目——關(guān)于含太陽能集熱墻體

2、部件住宅建筑最佳熱輸運(yùn)過程的研究，利用新建成的太陽空氣集熱建筑模塊(簡稱：模塊)實(shí)驗(yàn)平臺(包括兩間實(shí)驗(yàn)房和一間對比房)，以采用模塊與室內(nèi)熱質(zhì)耦合式建筑為研究對象，通過理論和實(shí)驗(yàn)研究，著重探討了全年在模塊的作用下熱質(zhì)的蓄放熱特性對室內(nèi)熱環(huán)境的影響，得到的創(chuàng)新性研究成果如下： 首先，分析了新建建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)潛熱交換對熱質(zhì)蓄放熱量的影響。因新建建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的含水量較大，干燥過程中的潛熱交換對熱質(zhì)的蓄放熱特性的影響較為明顯，通過比較剛建成

3、和干燥八個(gè)月后的實(shí)驗(yàn)房混凝土樓板蓄熱工況的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到在相同的樓板蓄熱量30W/m2時(shí)，夜間樓板放熱量分別為2W/m2和8W/m2，樓板的蓄放熱特性會隨著圍護(hù)結(jié)構(gòu)的干燥而得到改善。 其次，對耦合式建筑的冬季室溫均一化效果和夏季結(jié)合遮陽、通風(fēng)的降溫效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在室內(nèi)熱質(zhì)的作用下，冬季采用樓板蓄熱工況時(shí)，實(shí)驗(yàn)房夜間室內(nèi)溫度的波動(dòng)僅為2℃，南墻因采用了混凝土墻體結(jié)構(gòu)，壁面溫度的波動(dòng)也明顯低于其他朝向墻體。夏季實(shí)驗(yàn)房夜間通過采

4、用通風(fēng)與混凝土樓板蓄冷相結(jié)合的方法，使室內(nèi)溫度保持在舒適性設(shè)計(jì)溫度26℃以下；同時(shí)清晨室內(nèi)溫度比未通風(fēng)時(shí)降低了1.3℃。 最后，提出了一個(gè)可以預(yù)測耦合式建筑熱質(zhì)蓄放熱特性的簡化數(shù)學(xué)模型，通過模擬計(jì)算可知，當(dāng)太陽輻射照度達(dá)到600W/m2時(shí)，即可滿足大連地區(qū)1月份實(shí)驗(yàn)房白天的熱負(fù)荷(室內(nèi)設(shè)定溫度為18℃)，當(dāng)輻射照度超過600W/m2時(shí)，可考慮采用蓄熱工況。在供熱量相同的情況下，熱質(zhì)的熱容量及厚度對墻體蓄放熱特性及室內(nèi)溫度均有著重