太阳能富集地区城镇住宅集热蓄热部件热工性能优化研究

发布时间：2020-06-06 16:23

【摘要】：城镇住宅冬季采暖是我国建筑节能工作的重点。位于西藏高原的拉萨冬季寒冷且漫长,采暖需求旺盛,然而该地区煤炭石油天然气极其短缺,依靠常规能源进行冬季采暖一是成本高,二是会对当地脆弱的生态环境造成不可挽回的影响。如何在减少能源消耗和不破坏当地生态平衡的同时提升室内热环境品质是国内外专家学者探究的热点,其中被动式太阳能热利用被认为是最有效可行的方式。然而没有经过科学合理设计的被动式太阳能采暖房间极易出现室内空气温度波动过大和室内平均空气温度低的问题,影响室内热舒适水平,因此需要在集热和蓄热之间寻求恰当的平衡,以便创造更加优良的热环境。本文以拉萨地区为例,运用模拟软件Energyplus对影响建筑集热蓄热的相关参数进行了数值模拟,在此基础上确定了拉萨地区城镇住宅集热蓄热部件的调温潜力,具体的研究工作包括以下几个方面:首先,通过对集热蓄热部件热过程的分析,研究集热蓄热部件对室内热环境的作用机理,总结影响集热蓄热性能的相关因素,提出了以“采暖期不舒适度时数”作为被动式太阳能住宅的集热蓄热效果的评价指标,该指标能够有效反映出室内空气温度偏离舒适区的程度和时长。其次,依据实地调研信息建立了拉萨城镇住宅基础模型,通过模拟软件Energyplus对窗墙面积比、窗户玻璃层数、保温层设置方式、墙体材料种类、墙体厚度等因素进行了分析,得出了这些因素与采暖期不舒适度时数的关系曲线。最后,运用正交试验法对影响集热蓄热的7个重要因素进行了18次组合模拟试验,获得了影响采暖期不舒适度时数的相关因素的主次关系,它们依次为:保温层设置方式墙体材料种类窗墙面积比玻璃层数外墙厚度附加蓄热部件厚度内墙厚度,并给出了采暖期不舒适度时数最小的集热蓄热部件相关参数的最优组合:窗墙面积比为0.6,玻璃层数为2层、外墙厚度0.37m、内墙厚度为0.37m,混凝土空心砌块、外保温、附加蓄热部件厚度0.11m,此时,采暖期不舒适度时数为351.6℃·h。本文的工作为定量研究建筑集热蓄热部件的调温问题奠定了基础,为太阳能富集地区被动式太阳能热利用提供了理论依据。
【图文】：

冬季寒冷且漫长，采暖需求旺盛，然而该地区煤炭石油天规能源进行冬季采暖一是成本高，二是会对当地脆弱的生影响。如何在减少能源消耗和不破坏当地生态平衡的同时国内外专家学者探究的热点，其中太阳能热利用被认为是地区太阳辐射极其强烈，如果不对集热部件和蓄热部件进天室内空气温度会达到一个较高的值，超出人体舒适的范会下降十分迅速，使人难以忍受。因此，需要在集热和蓄，以便更好的实现太阳能的利用。源分布源的分布受到不同地区的海拔高度、经纬度、地形状况和太阳能资源总体呈现出“高原大于平原、西部干旱区大于点[1]，如图 1.1 所示。

图 1. 2 直接受益式太阳房（图片来源：http://www.chinagb.net/）集热蓄热墙式太阳房热蓄热墙式太阳房是特朗勃提出的一种被动式太阳房形式，其做法是在窗后砌一道重型结构墙作为集热装置，如图 1.3 所示。按照集热墙有无通分为有通风口集热墙式太阳房与无通风口集热墙式太阳房。对于有通风，白天阳光加热墙体，主要通过上下开口的对流向室内传热；夜间，通，通过墙体的热传递向室内供热[5]。无通风口集热墙主要通过墙体向室内热蓄热墙式太阳房具有较广泛的适应性，，既适用于严寒地区的冬季供暖用于炎热地区的被动式降温，而且具有较佳的热稳定性；但是集热蓄热房构造较为复杂，影响室内自然采光，增加了建筑成本，不太易于推广。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU832

【参考文献】

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本文编号：2699947