太阳能建筑集热与储热系统的研究

发布时间：2020-11-18 20:37

　　 传统能源的大量消耗和日趋枯竭,已严重影响了人类社会的可持续发展。太阳能建筑作为开发和利用新能源的重要内容,有着巨大的社会效益和经济效益。我国是太阳能资源十分丰富的国家,为太阳能的利用提供了有利条件。太阳能在建筑中的热利用即太阳能采暖,有着广阔的市场应用前景。 本课题针对太阳能建筑中的主要问题,即集热和储热系统,进行以下四方面的研究。 (1)设计了一种太阳能平板集热/储热系统,将集热器与储热单元结合在一起,达到了既能有效地将太阳能储存、又能减少集热器热损失并提高热效率的目的。通过对集热/储热系统和普通集热器传热过程的分析,建立了热网络图,计算出了两者的理论热效率,对比显示前者远远高于后者。 (2)设计建造了屋顶集热式太阳能供暖系统,该系统将太阳能空气集热器安装于平房房顶,用管道和轴流风机将热空气引入室内,为太阳能建筑供暖。经热工计算,求得实验用太阳能建筑耗热量和所需集热器的面积。将设计的集热器应用于屋顶太阳能供暖系统,通过实际测试验证系统的供暖效果。结果显示,在冬季晴朗的白天(江苏镇江),屋顶集热式实验太阳能建筑的室内温度最高可达20℃,平均温度约为18℃,比对照房间温度高约6℃。进入房间的平均热流量(持续5小时)可达2276W(134W/m~2),而房间热负荷为2038W(120W/m~2),前者比后者高约10%。而对于一般保温较好的建筑物,单位面积的热负荷为30 W/m~2。因此,如果加强房屋保温,并增加储热系统,白天的富余热能完全可以满足夜间供暖的需要,从而实现冬季24小时为建筑物有效供热。 (3)设计安装了壁挂集热式太阳能供暖系统,该系统将太阳能空气集热器安装于建筑南外墙上,集热器出口安装一小型风机直接接入室内,将热空气导入太阳能建筑中为其供暖。对于壁挂集热式实验太阳能建筑,室内温度最高可达24℃,平均温度约为21℃,比对照房间温度高约6℃,比环境温度高约11℃。进入房间的平均热流量(持续6小时)可达779W(27W/m~2),而房间热负荷为493W(17W/m~2),前者比后者高约37%。因此,本壁挂集热式太阳能建筑供暖系统在冬季可有效为房间供暖,多余的37%的热量可以利用储热装置储存起来,从而实现夜间和阴雨天的供暖。 (4)最后,在分析了各种储热材料的基础上,选择石蜡作为太阳能建筑的相变储热材料(PCM),对其各种性能进行了实验研究,对石蜡在储热过程中存在的问题提出了相应的解决方法,并针对本太阳能建筑设计了两种储热方案,其可行性还有待进一步实验验证。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TK513
【部分图文】：

第一章太阳能建筑与储热技术概述2我国的太阳能资源我国幅员广大，有着丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接阳辐射能约为5x10’“u，全国各地太阳年辐射总量达335一837kJ/clnZ.a，为586u/cmZ.a。从全国太阳年辐射总量的分布来看，如图1一3所示，西海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省部等广大地区的太阳辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，那里平均度在400Om以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小。其它地区的太阳年辐射总量居中

主动式太阳能建筑主动式太阳能建筑的一般结构，主要包括太阳能集热器、储热水箱、减压阀、循环水泵、水管、辅助加热装置、热用户和热计一量设备等部分，如图1一6所示。主动式太阳能采暖又可分为直接式和间接式。所谓直接式就是由太阳能集热器加热的热水或空气直接被用来供暖。所谓间接式就是集热器加热的热水通过热泵提高温度后再供暖。由于集热温度越高，集热器的效率就越低，}州此一般采用地板采暖或风机盘管。这两种方式要求热源的温度比较低，50℃左右，集热器具有较高的效率。

硕士学位论文:太阳能建筑集热与储热系统的研究，法国、德国、澳大利亚、英国等发达国家也拥有相当先进的太阳术。著名的集热储热墙采暖方式即是法国人菲利克斯·特ombe)的专利，法国的奥代洛太阳能建筑是该采暖理论转化为实个样板房。英国利物浦附近的沃拉西的圣乔治郡中学，则是直接受筑最大和最早的样板房之一。尽管英国的太阳能资源并不丰富，该常规采暖系统却从未使用过。
【引证文献】

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本文编号：2889178