集热墙式被动太阳房结构设计浅析

目前,我国建成的被动太阳房绝大多数是集热墙式的或者称做特朗勃墙式的。在结构设计中以模仿较多,缺乏分析和设计依据,故其效果差别较大。本文根据有关资料经试验验证,对太阳房的主要结构参数提出定性分析和数值范围,以供设计者参考。集热墙式太阳房 (附图) 是以热对流方式传递热量,并以蓄热墙来均衡室内温度。这种型式的太阳房和直接受益式太阳房相比有如下二条优点:l、太阳能集热面积大;     

被动式太阳房

三、集热蓄热墙式被动房这种被动式太阳房的结构如第一讲中图1(c)所示,它利用南向垂直蓄热墙吸收穿过玻璃的阳光以进行集热和蓄热。因为它最初是由法国国家科学研究中心太阳能研究室主任特朗勃教授提出的,故一般称其为特朗勃墙。在实用中建筑师米谢尔又做了大量工作,所以有时也称它为特朗勃一米谢尔墙。集热蓄热墙式被动房墙体由蓄热性能好的混凝土、砖或盛水容器构成,表面涂成黑色。玻璃盖板和墙壁之间留有空气层,空气被太阳照射变热而上升,通过上、下两个通风口与室内空气进行自然循环达到采暖的目的。     

被动式太阳房热工计算设计软件发展

太阳房是太阳能热利用的一个重要领域,它的推广有利于节约常规能源,减少环境污染,改善生态环境,和谐人与自然的关系,具有重要的社会、经济效益。甘肃省科学院自然能源研究所研制的《被动式太阳能采暖房（动态）热工计算软件》可用来计算国内外最常用的直接受益式、集热墙式（含集热蓄热墙和对流环路式集热墙）、附加阳光间式三种典型太阳房及其组合型太阳房的动态热工性能,预测其在不同地点、不同时间及不同气象条件下的逐时室温;计算房间在控温运行时所需的逐时辅助热量;优选建筑热工设计参数及设计方案,提高太阳房和节能房的适用性和经济…     

新型相变蓄热式太阳能集热管及热性能研究

结合太阳能真空集热管和相变蓄热材料的特点,提出了一种集热/蓄热一体化的新型相变蓄热式太阳能集热管,该集热管主要由金属-玻璃真空集热管、螺旋换热管和相变蓄热材料组成。通过室外蓄放热性能实验进行性能测试,结果表明:该新型相变蓄热式太阳能集热管集热效果良好,集热温度可达80℃以上,可很好地应用于热水供暖领域;以石蜡为相变蓄热材料,单根集热管的蓄热量可达3.25 MJ;放热过程中,有效得热量为873.6 kJ,放热损耗率为0.602;在保温性能上,温降率达1.67℃/h,保温性能待进一步提高。     

大庆地区三种类型被动式太阳房的对比分析

本文为大庆地区设计了三种常见类型的被动式太阳房.通过太阳房采暖设计的SLR法进行热工设计计算得到直接受益式、集热蓄热墙式和附加阳光间式的节能率分别为0.66、0.59和0.71,节能效果均比较好.采用太阳房在寿命期内的资金节省SAV为经济评价指标,分析计算结果表明,直接受益式被动太阳房在寿命期内的资金节省SAV为35077.06元,回收年限仅为3.19年,阐明了直接受益式被动太阳房的优选性.     

可再生能源在节能建筑中的应用

以某被动式节能示范工程为例,阐述太阳能和地热能等可再生能源利用技术在节能建筑中的应用,其中包括太阳能集热蓄热墙体技术、太阳能光伏发电技术、地道风升温技术及窑洞建筑技术等,为我国寒冷地区和夏热冬冷地区建筑的节能设计提供工程实践经验。     

固-固相变蓄热材料在太阳能高温空气集热系统中的应用研究

为利用太阳能获得稳定持续的高温空气工质,除了有效集热外,还需要解决因太阳辐射强度变化导致输出工质温度波动的问题。在性能优良的太阳能集热系统中采用蓄热技术是解决此问题的有效途径。根据给定的设计目标,研究将固-固相变蓄热材料季戊四醇应用到太阳能集热蓄热一体化的实验装置中。实验结果表明:按集热蓄热一体化思路设计的实验装置,集热单元能够输出最高温度超过220℃的高温空气,蓄热单元能够将高温空气的温度稳定在蓄热材料的相变温度附近。并且随着蓄热管级数的增加,空气出口温度稳定的时间就越长,为利用太阳能获得稳定持续的高温热媒工质奠定了基础。     

浅谈集热、蓄热一体化

集热、蓄热、绝热是太阳能热利用技术的“三要素”。随着太阳能热利用设备由低级向高级发展,集热、蓄热部件一方面由最初的合二而一逐步演变为彼此分离,另一方面又由朴素的合二而一演变为有意识的集热、蓄热一体化,并且正在成为太阳能热利用设备设计与研制的重要指导思想之一。比如,浅池式、     

太阳能烟囱发电系统非稳态传热问题及性能分析

建立了包含蓄热层的太阳能烟囱发电系统非稳态传热数学模型,研究了集热系统特性和蓄热层的增温效应,结果表明:蓄热层表面温度、气流温度、集热棚板温度相互影响,随时间有较大波动;气流温升主要发生在气流入口至集热棚半径1/3处,蓄热层表面温度沿径向逐渐升高,在集热棚出口段有明显下降;集热棚板、蓄热层底部及四周是系统热量损失的主要地方;系统运行非稳定期,在没有太阳辐射时,深层蓄热层不参与向气流放热过程,而是继续从浅层蓄热层吸热,浅层蓄热层贮存的热量并不全向气流传递。系统运行平稳期,蓄热层底层的温度趋于定值;理论发电功率的变化趋势与气流温度随时间变化趋势一致。     

基于当地纬度倾角太阳能集热棚集热特性分析

选取太阳能烟囱集热棚集热特性为研究对象,采用40°作为太阳能烟囱集热棚倾角进行实验测试,对集热棚内蓄热层在该倾角下不同太阳总辐照度(GHI)的最高温度,温度场均匀性,蓄热层壁面Nu展开分析。结果表明,随着GHI的增大,蓄热层最高温度及温度场均匀性变化趋势不同。对湍流强制对流传热的准则间关联式进行拟合,利用最小二乘法得出在Re为1.3×10~4~3.0×10~5、Pr为0.694~0.703范围之间,基于当地纬度集热棚倾角湍流强制对流传热准则间关联式,耦合系数为0.9261。     

集热蓄热墙保温构造形式优化及适应性分析

将集热蓄热墙物理模型简化,采用数值模拟和实测验证相结合的方法研究不同保温构造形式下墙体的动态集热供热特性。结果表明:外保温构造的集热蓄热墙,其对流供热量受太阳辐照变化敏感,昼间瞬时供热量大,集热效率最高;而采用内保温、无保温时,二者规律相似,墙体蓄热能力强,供热量在时间上分布更为均匀。通过对集热蓄热墙式太阳房室内热环境的模拟计算分析,提出拉萨地区集热蓄热墙宜采用无保温或内保温形式,且可基本满足全天热舒适需求;西宁地区采用外保温形式时,可满足白天时段房间的供暖需求,夜间尚需其他主动采暖配合。     

太阳能蓄热空气罐供暖系统实验研究

菲涅尔透镜式太阳能集热器具有环保、经济和结构简单等优点。文章利用带有自动跟踪控制系统的小型菲涅尔透镜式太阳能蓄热空气罐对空气进行循环加热,通过观测太阳辐射强度、外界环境温度以及通风管出口温度的变化情况,分析太阳能蓄热空气罐供暖系统的各项性能。分析结果表明:太阳能蓄热空气罐供暖系统集热效率的最大值可以达到60%;通风管出口温度比环境温度约高出50℃。利用太阳能蓄热空气罐供暖系统在冬季进行供暖是可行的。     

严寒C区太阳能热水采暖系统设计参数匹配的研究

以太阳能热水采暖系统蓄热水箱的容积与太阳能集热器的集热面积的匹配关系为研究对象,通过数值模拟的方法,以严寒C区的赤峰地区为例,参考赤峰地区的逐时气象数据,以太阳能热水采暖系统的集热效率、太阳能贡献率为优化目标,对蓄热水箱的容积与太阳能集热器的集热面积的比值(RVA)、蓄热水箱保温层厚度等设计参数进行了优化研究.研究结果...     

集热蓄热墙热工设计优化分析

民用被动式太阳房住宅大多数采用直接受益式和集热蓄热墙相结合的方式,而蓄热墙的效率会直接影响供暖和太阳能利用效率。下面我们通过热工分析对这个问题进行一些探讨。一、蓄热墙夹气层的厚度蓄热墙夹气层厚度S直接影响内部气体流动状况,进而影响对流换热的强弱。如果夹气层过厚,不仅建筑上不合理,造成浪费,更主要的是内部空气流     

浅谈被动式太阳房的应用

太阳房是直接利用太阳辐射能进行供暖。供热水或供冷的住宅。我们的祖先,将房屋砌向朝阳,开设大窗户,将阳光自然地引入室内取暖,这是最简单的太阳房;现代建筑利用太阳能进行供暖、空调、供热水、照明等,即成为现代的太阳房。１太阳房的种类 太阳房通常分为两大类。被动式和主动式,被动式太阳房,就是不用任何机械动力,将吸收的太阳能,通过空气自然循环向室内供暖。被动式太阳房具有清洁、自然舒适、构造简单、不消耗动力、造价低、故障少、维护容易等优点,但昼夜温差大,通常有直接阳光受益式、或南墙集热。蓄热墙式。主动式太阳…     

SIMULATION OPTIMIZATION RESEARCH ON SOLAR ENERGY-PHASE CHANGE THERMAL STORAGE-FRESH AIR HEATING SYSTEM

构建太阳能-相变蓄热-新风供暖系统用于承担建筑新风负荷,以全玻璃真空管集热器作为系统集热组件,以相变蓄热装置作为系统蓄热组件,以空气-水换热器作为系统供暖末端.通过使系统运行不同模式的方式达到将不稳定的太阳能变为稳定供暖热源的目的.建立耦合系统动态仿真模型并对其进行实验验证.依据此模型对系统最佳设计参数(集热系统流量、相变材料质量、相变温度等)和运行策略进行研究.     

太阳房

据报道,用于建筑物供暖和降温的能耗,约占全世界总能耗的20—25％。降低这部分能耗是人类面临的重大课题之一,也是利用太阳能的一个广阔的领域,于是出现了各种各样的太阳房。利用太阳能进行供暖和降温的建筑称为太阳房,太阳房又可分为主动式和被动式两大类。主动式太阳房需要太阳能集热设备、蓄热装置、辅助热源、水泵、风机及各种管道等;而波动式太阳房只需要利用建筑本身作为集热装置,依靠建筑方位的合理布置,通过建筑物的门、窗、屋顶等构件,以自然热交换的方式(辐射、对流、传导),使建筑物达到供暖和降温目     

基于网格寻优算法的太阳能供暖系统匹配优化

传统太阳能供暖系统设计方法可根据建筑能耗计算出系统设备参数,但无法对太阳能供暖系统进行匹配优化。该文提出一种太阳能供暖系统优化设计方法,以系统年净收益为优化目标,根据太阳能供暖系统能量平衡方程等约束条件,利用网格寻优方法对集热面积和蓄热容量进行优化匹配,并使用TRNSYS软件对模型进行验证。以拉萨地区典型民居为研究案例分析太阳能供暖系统的经济性能。结果表明,该优化方法可对太阳能供暖系统设备参数进行优化,获得最大系统年均净收益;在太阳能保证率一定时,存在一个集热面积和蓄热容量配比,使得系统年均净收益最大。     

相变蓄热型光伏集热墙体系统的冬季实验研究

以可对比热箱为实验平台,构建相变蓄热型光伏集热(PV-PCM-Trombe)墙体实验系统。通过冬季工况测试,实验分析该系统的光电性能和对建筑热环境的影响等特征。研究结果表明:实验间气温始终高于对比间气温和环境温度,且日平均环境温度越高,实验间与对比间和环境温度的温差也越大,表明本系统可在冬季高效利用太阳能很好实现地建筑被动采暖;相变板在白天吸收太阳能蓄热,可使房间在冬季夜间维持更长时间的舒适温度;实验期间系统的平均光电效率约为13.71%,系统工作时其光电效率与开路电压存在强关联特征。     

A new type of phase change heat storage tank in solar energy combination system

介绍了一种新型笼屉式相变蓄热水箱,通过实验测试对比分析相变蓄热水箱与普通蓄热水箱对太阳能组合系统的太阳能保证率及系统能效比的影响。实验表明：同等水箱容积,使用相变蓄热水箱时太阳能集热系统的小时集热量为普通蓄热水箱的3.7倍,相变蓄热水箱有利于提高太阳能保证率及系统能效比。在太阳能辐照强度相似的情况下,相变蓄热水箱会使太阳能保证率平均提高72%,使系统能效比平均提高26%。同时相变蓄热水箱可减少夜间水箱上部的热损失,使水箱上部水温降减少50%。