严寒地区应用太阳墙通风采暖的可行性分析 (1)

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1、4第一章绪论硕士研究生学位论文阳墙集热板有多种色彩选择，易于融入建筑整体风格，达到建筑协调美观的效果，不同颜[16]色的集热板太阳辐射吸收率见表1-1．图1-4太阳墙系统安装图表1-1不同颜色的太阳墙集热板太阳辐射吸收率颜色吸收率颜色吸收率颜色吸收率黑色0.95石蓝色0.73石灰色0.58深绿色0.91宝石绿0.73淡灰黄色0.52绿色0.75墨绿0.72纯白色0.45品蓝色0.78砖红色0.69亚麻色0.44深水绿色0.78棕褐色0.67乳白色0.42深棕色0.76亮红色0.67亮灰色0.64美国国家能源部可再生能源实验室(NERL)对太阳墙是这样定义的：这是一种深色的

2、带孔的金属薄板，以它为材料构成的墙体吸收太阳辐射，在建筑通风风机的抽吸作用下加热进入自身小孔的外界新鲜空气．该技术经NERL检测证明比传统的玻璃太阳能集热器有更高的效率．太阳墙系统的工作原理，如图1-5所示，室外新鲜空气经由集热板上的微小孔缝进入太阳墙系统腔道内，经太阳墙集热板吸收的太阳辐射加热后，由风机抽吸进入室内，[16]置换室内污浊空气，达到供暖和供新风的双重功效．冬季，白天室外空气通过小孔进入空腔，在流动过程中获得板材吸收的太阳辐射热，受热压作用上升，进入建筑物的通风系统，然后由管道分配输送到各空间．板材底部不密封，保持了太阳墙内腔的干燥，同时起到排水作用．夜晚，

3、墙体向外散失的热量被空腔内硕士研究生学位论文第一章绪论5的空气吸收，在风扇运转的情况下被重新带回室内．既保持了新风量，又补充了热量，起到了热交换器的作用．夏季，风扇停止运转，室外热空气可从太阳墙板底部及孔洞进入，从上部和周围的孔洞流出，热量不会进入室内，因此不需特别设置排气装置．由于太阳墙安装于围护结构外部，太阳墙集热板板材和空气流道共同增加了传热热阻，降低了围护结构的传热系数，从而降低了室内负荷．图1-5太阳墙原理图1.2.2太阳墙技术研究现状[17]国际能源署第14号任务对部分太阳墙加热系统进行监测的结果显示：透明盖板将反射约15%的入射光，从而削减了吸收的能量，多孔

4、金属板吸收的太阳辐射量高达80%，因此无玻璃盖板的太阳能板热性能优于传统的有玻璃盖板太阳能板．[18,19]HollickJC通过对实际干燥工程中应用太阳墙的可行性研究，证明太阳墙系统很[20-22]适用于茶、咖啡、水果以及香料等干燥工艺的厂房．卫欣分别对太阳墙系统应用于公[23,24]共建筑、农业生产及养殖业中的情况作了探讨．郭清华，夏斐阐述了太阳墙采暖系统在办公楼中的设计思路、配置安装和太阳墙板面积的计算方法，分析了太阳墙系统的应用效果及经济效益．[25]DemirbilekFNur基于热性能分析与计算，以位于海拔2465m的太阳能建筑——土耳其的国家气象馆为研究对象

5、，对不同保温厚度、不同建筑材料、不同玻璃盖板类型、不同窗墙比工况特朗勃墙在冬夏季夜间通风以及遮阳措施进行研究，为当地太阳能建筑应用[26]提供了有价值的参考．HirunlabhJ通过实验，对应用于热带地区的无蓄热作用金属墙的[27]诱导自然通风效果进行了研究，建立了热性能稳态预测模型．TorcelliniP对以色列国家6第一章绪论硕士研究生学位论文公园游客中心及美国可再生能源实验室一建筑的研究发现集热蓄热墙的使用对建筑有明显的加热作用，前者集热蓄热墙提供了20%的年供热量，而后者下午和傍晚的热负荷可以[28]由集热蓄热墙承担．LucasIB应用等比例缩小的实验模型，对被动

6、式特朗勃墙全年运行热效果进行了探讨，提出夏季采用外遮阳措施有助于提高特朗勃墙的热工性能．王崇杰，[29-31]何文晶等以山东建筑大学梅园一号学生公寓为研究对象，进行性能分析与模拟、建成后检测热工性能、进行问卷调查这一系列实践环节，检验了太阳能建筑设计策略理论．卢[32]敬彦以重庆地区气象条件为基础，对夏季和过渡季节不同太阳辐射和不同运行模式下对太阳能通风系统进行测试，分析其热工性能、逐时温度场、通风能力，及太阳能利用效率，并提出一种将太阳能通风与相变蓄热材料相结合，充分利用太阳能的新型系统．[33]BajuraRA基于一个微分方程组，模拟分析空气集热器中空气流动情况,得出

7、集热流[34,35]道内的压力分布,并准确地求出了流动轴向的动量修正因子．AwbiHB和GanG利用CFD软件模拟了空气间层内空气流态及墙体传热，研究了太阳能通风墙在夏季用来通风冷却时的通风量，基于k-e紊流模型对太阳能通风墙中空气流动的浮升力和风速场进行研究，[36,37]验证了CFD预测数据和实验测量数据的相符性．SandbergM和MoshfeghB研究发现对于单侧加热的通道，空气质量流量和热量之间遵循指数为0.4的指数关系，这与Gan的研究结果相一致，由此证明CFD技术应用于研究太阳能通风墙中的空气流动的可行性．通过对