特朗伯墙体冬季集热性能的CFD模拟分析

近年来,利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)来评价、改善特朗伯墙体集热性能的研究大大降低了实验成本。所以,数值模拟成为特朗伯墙体进一步节能设计工作的关键。本文从集热墙冬季采暖特性入手,简化了3D模型;分析了墙体传热过程,合理地设置边界条件;模拟了冬季采暖期内稳态时特朗伯墙体的温度场、速度场分布特征。由尺寸参数影响分析得出,对于2.8 m(髙)×3 m(宽)的特朗伯墙体,通风孔直径的最佳尺寸为0.18 m;空气间层厚度取0.16~0.18 m较为合适。     

集热墙式附加阳光间的冬季对流供热特性研究

将被动式太阳能建筑中的普通特朗伯集热墙系统的空气间层深度增大,形成附加阳光间。本文利用Design Builder软件的CFD模块对比分析了大空腔附加阳光间和小空腔空气间层的对流特性,并据此计算分析其冬季利用太阳能采暖供热量。结果表明:(1)附加阳光间的进深达到1.2 m可使出风口速度相对于空气间层0.1 m的集热墙提高12%,室内空间中心点温度提高约1.0℃,对流供热量提高30%以上;(2) 1.2 m进深附加阳光间情况下,集热墙大风口组合相比小风口组合对出风口速度和对流供热量影响不大,但室内空间中心点温度略有降低。     

特朗贝墙体冬季集热性能的计算及预测

特朗贝墙体的集热性能对特朗贝墙式被动式太阳能建筑的热性能具有重要影响。本文借助计算程序采用一维热网络模型对特朗贝墙体的集热性能进行了分析计算,计算中考虑了被绝大多数同类研究忽略的空气间层内玻璃盖板侧的自然对流换热,以及玻璃盖板与吸热面的辐射换热。在被动式太阳能建筑中用实测值对被动式太阳房的热性能进行了验证;并基于此计算方法,对特朗贝墙式被动式太阳能建筑的热性能进行了讨论。     

基于3D打印的被动式墙体热工构造的研究

基于建筑3D打印研究被动式墙体热工构造,利用"特朗勃"墙的原理,借助建筑3D打印墙体形成的空腔可以衍生、发展成具有保温通风换气性能的墙体空气夹层。论文结合被动式太阳能集热原理,拟通过热压作用形成室内空气流动,寻找为室内供热的新思路,以减少热损失。并运用ANSYS软件对比分析不同构造墙体的热工性能,寻找最佳、合理的解决方案,实现墙体保温与构造一体化设计。     

纳米强化相变Trombe墙在严寒地区应用研究

为顺应城市低碳可持续发展理念,在建筑墙体结构中应用相变Trombe墙技术,可以利用相变潜热较高的相变材料收集太阳能和蓄释热量,调节室内热舒适性,提高建筑能源效率并降低能耗。但相变材料导热系数过低,不利于Trombe墙在严寒地区实际蓄能。以北方气象环境为背景,通过CFD模拟及太阳光光照模拟实验分析纳米强化相变Trombe墙温度变化,研究结果表明微量的纳米材料使相变Trombe墙可以有效吸收太阳能辐射热能,增强墙体蓄热性能,具有较高的比热及传热效率,可以降低建筑冷热负荷,节约建筑能耗。     

严寒地区太阳能通风墙的热性能试验研究

以太阳能通风墙为研究对象,利用已建成的1∶1实体模型,针对不同构造的集热板、集热罩和热传输方式对太阳能通风墙热性能的影响进行了试验研究。试验结果表明,集热墙与地下蓄热式通风口同时开启的工况下,白天室内平均温度提高了7.6℃,夜间提高了1.8℃,且温度下降速率缓慢,有效地抑制了室温的波动;单框双玻塑钢集热罩腔体内温度白天的峰值为62.3℃,在20:00室外温度为6.1℃的情况下仍能达到16.5℃左右,比Ⅰ型高1.8℃,阻止了腔体热量损失的减少,提高了建筑的热稳定性;蓝膜集热板白天的集热效率比普通集热板高3%左右,夜间的保温性能更是比其高出了一倍。     

青藏高原被动太阳能建筑供暖性能实验研究

对青藏高原地区某100套太阳能示范建筑规划、布局、建筑平面和热工设计等进行详细解析。对太阳能示范建筑在采暖期最冷月和过渡月份室外气温、太阳能辐射、室内温度、集热部件运行参数等进行了全面测试,掌握了被动太阳能技术对室内热环境的调节效果,明确了太阳能集热部件集热性能等;并与当地传统建筑进行理论对比分析,获得了示范建筑的节能效果。分析结果表明:青藏高原地区被动太阳能技术对建筑室内热环境有明显的改善作用,在采暖期过渡时段室温可达到12℃以上,基本满足热舒适要求,但最冷时段室温尚难满足要求;与当地传统建筑相比,此被动太阳能示范建筑节能率可达到86%。通过研究给出了此示范工程进一步改进措施,为该地区推广太阳能建筑提供设计依据。     

光热建筑一体化Trombe墙体系统传热性能

为了改善建筑围护结构的保温隔热性能和利用太阳能,提出了一种光热建筑一体化Trombe墙体系统,建立了实验墙体和模拟计算模型,并对墙体系统的热传递性能进行了实验测试和模拟分析。研究结果表明:实验工况下集热板、主墙层外侧和内侧最高温度测量值分别为91.3、57.9、23.4℃,模拟值为88.4、58.3、17.2℃,墙体系统在冬季具有较好的保温性能;太阳辐射作用下,墙体系统的各材料层均产生竖向温度差,实验工况下竖向温度差为集热板17.9℃、主墙层外侧31.7℃、主墙层内侧2.2℃,模拟值为集热板17.2℃、主墙层外侧21.9℃、主墙层内侧1.2℃;墙体系统各材料表面的竖向温度差随太阳辐射照度增加而增大,随空气夹层厚度增大而减小。     

建筑式太阳集热装置

本发明公开了一种建筑式太阳集热装置，包括建造在太阳照射墙体上或朝阳屋顶上的用于收集太阳能的墙面，在该收集太阳能的墙面上由表及里依次设置有隔热透光保护层、阳光吸收层、反射墙面辐射层、光热转换墙和封闭在转换墙内的用于光热交换的热媒；它们与建筑物墙体之间有一层绝热层；热媒5的封闭管路分为主干线和支线，热媒通过热能转移通道和换热器送入房间的的二次供热设备中。本发明是将太阳光转换成热能并把该热输送出去的装置。由于是利用墙体自身产热，所以实现了太阳能利用装置与建筑物的一体化。这可大大提高建筑物捕获太阳光的面积。同时本发明结构也使太阳集热装置的性能得到提高。[第一段]     

集热蓄热墙式太阳能建筑的能耗模拟研究

本文对冬季集热蓄热墙式太阳能建筑的动态能耗进行了模拟研究。模拟采用了能量模拟软件EnergyPlus,计算了无辅助热源时通过建筑围护结构的各种形式传热量和有辅助热源时的采暖负荷。模拟结果显示,在沈阳地区采暖季采用理想辅助热源维持室内温度为18益时,太阳房在整个采暖季内的日采暖负荷比无辅助热源时小,总负荷减小了24.4%。另外,模拟分析了集热蓄热墙体的采暖负荷平均化的作用、结构和性能参数的影响。负荷的动态模拟结果将为被动式太阳能建筑的辅助能源运行方案、设备选择提供指导。     

特朗勃集热墙在蒙古国“极寒学校”中的应用与节能实效研究

集热蓄热墙是一种有效利用太阳能进行供暖的设计,在全球能源危机的背景下,被动式太阳房在建筑节能领域正得到广泛应用。以蒙古国寒区学校为例,从热工角度分析集热墙的工作原理、传热方式,计算围护结构得热失热和建筑年采暖热耗值,比较不同材料的蓄热性能及应用特朗勃墙被动式集热设计的节能实效。针对严寒地区的气候特征,剖析其热环境调节策略,以期对被动式太阳能技术的推广产生积极意义。     

青海高寒农牧区太阳能房室内热环境现场实测研究

青海高寒农牧区气候寒冷,采暖周期较长,传统燃煤采暖对当地独特生态环境具有重要影响。青海地区太阳能资源丰富,利用主被动式太阳能采暖是解决上述问题有效途径。本文以青海省互助县哈拉直沟乡新添堡村1所新建居住建筑为研究对象,现场实测了该建筑东房(附加蓄热墙和太阳能炕)、西房,中房(中左,中间,中右)以及阳光间采暖季6种房间室内环境逐时变化温度,同时对比研究了5种运行模式下不同类型房间与室外逐时温差分布特性。实测结果表明:东房在5种运行工况下均能有效改善室内热环境;在模式3下,即直接受益窗(白天)+蓄热墙(白天)+太阳能炕(全天运行)运行工况下,东房日平均温度高于室外22.4℃,模式3对于室内环境效果改善最为明显;太阳能炕全天运行能够有效提高室内空气温度,建议太阳能炕全天运行。     

太阳能-低温热回收空气源热泵联合供暖系统集热侧设计计算方法

基于传统太阳能热泵系统,提出了新型的太阳能-低温热回收空气源热泵联合供暖系统构建方式。针对系统集热侧的设计,建立了太阳能保证率、单位面积流量等关键参数的计算方法。以居住、商业、办公3类建筑为研究对象,得到了这3类建筑的推荐太阳能保证率。以实验为基础,测试得到了集热器单位面积流量的最优值。计算与测试表明太阳能保证率的大小与建筑热负荷特性、热泵机组制热性能、室外气象条件等因素相关,不同类型建筑的太阳能保证率差异显著,其数值大小主要与蓄热水箱所需的最高蓄热水温相关。     

"可再生能源与建筑集成技术研究与示范"项目——课题三:太阳能集热建筑模块研究与开发

课题总目标 本课题的总目标是围绕太阳能集热模块与建筑围护结构的一体化及同寿命问题进行攻关,以太阳能空气集热模块和基于空气集热、热压通风原理的被动采暖,降温模块及技术研究为主．使建筑模块的集热性能在符合国家集热器相关标准的前提下．满足新建或既有建筑围护结构的各项性能指标．     

集热蓄热空间优化设计研究

集热蓄热墙和附加阳光间这两种被动式太阳能技术,都使用了集热蓄热空间,能够高效地利用太阳能,这种空间可以有效解决部分建筑采暖问题。将集热蓄热空间模式化,并结合不同的模式给出不同的优化策略,可以有效地推动集热蓄热空间在设计中的应用。文章将集热蓄热空间分为构造空间、过渡空间和活动空间三种模式,其中在构造空间模式和过渡空间模式优化设计时,应尽量减小空气间层宽度,活动空间模式在优化设计时可在蓄热墙体外侧设置保温层。     

太阳能通风墙的性能研究

利用传热学理论,采用能量平衡法导出太阳能通风墙的一个简化数学模型,并就通风墙的结构尺寸与室外气象参数对其通风性能的影响进行了模拟计算。结果表明：太阳能通风墙的性能受结构参数与室外气象条件影响很大,墙面宽度与高度及太阳辐射强度与室外气温的增加均有助于改善通风墙的性能,但空气夹层厚度的盲目增大及风速的增加会降低其通风性能,就空气夹层厚度而言,10cm可以达到较好的运行效果。这些结果对太阳能通风墙的实际应用具有重要的指导意义。     

新建被动式太阳房冬季热性能的实验研究

本研究住新建成的被动式太阳房内，利用多通道计算机巡回检测系统，对室内外温度、太阳辐射强度、集热蓄热墙体温度以及通风口风速、温度进行了长期实测，研究含有Trombe墙体的新建被动式太阳房采暖季节的热性能，采暖季节的室内温度随室外气象条件以及太阳辐射强度的变化情况、室内温度在集热蓄热墙体作用下的波动情况以及住不同天气情况下Trombe墙对室内温度的影响。通过分析发现，被动式太阳房的室内平均温度晴天时有5个小时室内达到了16℃，空气热循环带入室内的热量相当于热负荷的9％。阴天被动式太阳房的室内平均温度基本达到10℃左右，连续阴天的情况下太阳房需要利用辅助热源进行采暖。通过对Ra数的计算发现，在不同的室外条件下室内空气流动状态有很大不同。另外，通过实验发现对新建被动式太阳房而言，由于墙体内含有大量的水分，会直接影响Trombe墙的集热蓄热作用。     

混凝土建筑墙体蓄放热特性及其影响因素分析

本文对集热蓄热墙式太阳房进行了深入研究,分析了墙集热模块中墙体的集热、蓄热特性及其影响因素,并对两种常见的外保温方式对墙体夜间放热性能的改善作用进行了讨论。     

混凝土建筑墙体蓄放热特性及其影响因素分析

对集热蓄热墙式太阳房进行了深入研究,分析了墙集热模块中墙体的集热、蓄热特性及其影响因素,并对2种常见的外保温方式对墙体夜间放热性能的改善作用进行了讨论。     

被动式太阳能集热墙和新型节能灶炕耦合运行模式下农村住宅室内热环境的研究

以大连地区农村住宅为对象,采用现场实测和问卷调查方式,研究了半吊炕及被动式太阳能集热墙对室内热环境的调节作用,从室内温湿度、炕表面温度及运行方式、人为因素影响等方面对热环境进行了评价。被动式太阳能集热墙与新型节能灶炕耦合运行模式明显好于炕单独作用,虽然前者初投资增加了10%,但每个冬季可节省供暖用煤50%左右。