百葉型太陽能集熱蓄熱墻系統(tǒng)的熱性能研究

【摘要】：近年來,我國經(jīng)濟實力進一步增強,經(jīng)濟的迅速發(fā)展,也激發(fā)了對于能源的需求,作為世界上最大的發(fā)展中國家,雖然我國的能源總儲蓄排在世界的前面,但人均水平和世界其他國家的平均水平還有差距。因此降低我國能源消耗,特別是作為在國家能源消費中占比最大的建筑能耗,以及降低常規(guī)化石能源在能源消費中的地位,積極發(fā)展新能源以及可再生能源,應(yīng)該作為今后我國能源發(fā)展道路的著重點。 太陽能作為可再生能源的一種,使用起來安全、清潔,并且具有無窮無盡的特點,開發(fā)利用太陽能,對于減少常規(guī)能源消耗、保護自然環(huán)境、緩解氣候變化等,具有重大意義,將太陽能應(yīng)用技術(shù)和建筑結(jié)合在一起,是當(dāng)前降低建筑能耗的重要途徑。太陽能制取熱水和太陽能采暖是當(dāng)前社會在建筑上應(yīng)用比較多的太陽能應(yīng)用技術(shù)。 太陽能采暖應(yīng)用中,當(dāng)前應(yīng)用較多的有Trombe墻、改進型的復(fù)合Trombe墻、將PV模塊貼在傳統(tǒng)Trombe墻玻璃蓋板背面的PV-Trombe墻,以上提到的既有主動采暖也有被動采暖,都主要針對冬季采暖功能,沒有考慮到非采暖期的夏季過熱問題,為了解決這一問題,我們提出了一種新型的集熱墻結(jié)構(gòu)形式百葉型集熱墻。我們在Trombe墻的空氣流道中懸掛可翻轉(zhuǎn)的百葉簾,百葉簾葉片的兩面分別涂有高吸收率和高反射率涂層,分別對應(yīng)冬季和夏季工況,搭建了可對比實驗平臺,在此基礎(chǔ)上,我們在完全動態(tài)的室外環(huán)境下對百葉型集熱墻進行了對比測試,測試了百葉型集熱墻對室內(nèi)熱環(huán)境的影響,以及其在設(shè)置在不同葉片角度下的熱表現(xiàn),經(jīng)過對比分析發(fā)現(xiàn),在冬季工況下,在室內(nèi)無熱源的情況下,裝有百葉型集熱墻的房間最高溫度能夠達到25℃以上,能夠滿足冬季的采暖要求,在葉片角度設(shè)置在45°時,集熱效果最好,裝有百葉型集熱墻的實驗房間最高溫度達到26.1℃,實驗房間的平均溫度最高比普通房間高出12.6°C,說明百葉型集熱墻能明顯地提高室內(nèi)溫度,改善室內(nèi)熱環(huán)境,減少采暖能耗。 夏季工況下,保持室內(nèi)下通風(fēng)口和室外通風(fēng)口開啟及室內(nèi)上通風(fēng)口關(guān)閉,對實驗平臺進行分別控溫22℃,24°C,26°C進行對比實驗,將百葉型集熱墻和室內(nèi)房間作為一個封閉的系統(tǒng)來處理,實驗房間的南墻溫度平均比對比房間南墻溫度低1.71。C,最大差值為2.02°C；實驗房間南墻得熱和對比房間南墻得熱平均差為3.29×103kJ,最大差值為3.62×103kJ,也即減少的制冷負荷。說明百葉型集熱墻在夏季工況時具有減少南墻得熱,降低室內(nèi)冷負荷的能力,同時改善室內(nèi)通風(fēng)效果。 針對傳統(tǒng)集熱蓄熱墻美觀性較差的特點,同時黃山地區(qū)的徽派民居建筑冬季寒冷夏季較為炎熱,且徽派建筑具有較大面積的南立墻面和較小窗戶的特點,提出了與徽派建筑遮陽(遮雨)檐相結(jié)合的百葉型集熱墻形式,將集熱墻的室外出風(fēng)口隱藏在遮陽(遮雨)檐下,在改變傳統(tǒng)集熱墻外觀的同時,又能提高冬季徽派建筑室內(nèi)溫度和舒適度,同時改善夏季的通風(fēng)。 【關(guān)鍵詞】：百葉型集熱墻 可翻轉(zhuǎn)百葉簾 太陽能光熱建筑一體化 室內(nèi)熱負荷 室內(nèi)冷負荷 主被動采暖 建筑節(jié)能
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU18;TU111.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-26
• 1.1 現(xiàn)今我國能源概況11-12
• 1.1.1 我國的能源現(xiàn)狀11
• 1.1.2 我國的能源特點11-12
• 1.2 建筑能耗12-15
• 1.2.1 建筑能耗的特點13
• 1.2.2 建筑節(jié)能技術(shù)13-15
• 1.3 我國太陽能資源分布15-16
• 1.3.1 我國太陽能資源概述15
• 1.3.2 我國太陽能資源分布的主要特點15-16
• 1.4 太陽能與建筑設(shè)計一體化16-25
• 1.4.1 太陽能光熱建筑設(shè)計一體化(BIT)17-21
• 1.4.2 太陽能光伏建筑設(shè)計一體化(BIPV)21-24
• 1.4.3 太陽能光伏光熱建筑設(shè)計一體化(BIPV/T)24-25
• 1.5 本文的主要工作25-26
• 第二章 百葉型太陽能集熱墻實驗研究26-60
• 2.1 百葉型集熱墻簡介26-28
• 2.2 百葉簾制作28-29
• 2.3 百葉型集熱墻實驗平臺簡介29-34
• 2.3.1 實驗測量系統(tǒng)30-31
• 2.3.2 溫控系統(tǒng)31-33
• 2.3.3 實驗數(shù)據(jù)處理33-34
• 2.4 冬季未控溫采暖模式下不同葉片角度的實驗研究34-50
• 2.4.1 自然對流工況下不同葉片角度對室內(nèi)熱環(huán)境的影響35-46
• 2.4.2 強迫對流工況下不同葉片角度對室內(nèi)熱環(huán)境影響46-48
• 2.4.3 不同葉片角度下自然對流和強迫對流工況對比分析48-50
• 2.5 冬季控溫條件下百葉型集熱墻的熱性能50-54
• 2.6 夏季控溫條件下集熱墻的熱表現(xiàn)54-59
• 2.7 本章小結(jié)59-60
• 第三章 百葉型太陽能集熱墻的理論模型60-67
• 3.1. 玻璃蓋板的能量平衡61-63
• 3.2. 空氣夾層中的能量平衡63-64
• 3.3. 南墻中的傳熱平衡64-66
• 3.4. 房間內(nèi)的能量平衡66-67
• 第四章 全文總結(jié)及前景展望67-71
• 4.1 本文的主要工作和創(chuàng)新點67-68
• 4.2 前景展望：與徽派建筑遮陽(遮雨)檐相結(jié)合的百葉型集熱墻68-69
• 4.3 后續(xù)工作69-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75-77
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果77

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