太阳能空气集热模块结合热质热过程的分析

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要随着采暖空调能耗在全社会总能耗中所占的比例逐渐增大，可再生能源的开发与利用也越来越受到重视。采用太阳能空气集热器的被动式太阳能建筑是一种直接利用太阳能进行采暖的建筑形式，集热器的热效率以及建筑结构的蓄放热特性，对建筑室内热舒适性有直接的影响。因此，了解这种特殊建筑的由重质材料(混凝土等)所组成的室内热质(Thermalmass)的蓄放热特性，对于抑制室温波动起着重要的作用。本课题源于国家自然科学基金项目——关于含太阳能集热墙体部件住宅建筑最佳热输运过程的研究，利用新建成的太阳空气集热建筑模块(简称：模块)实验平台(包括两间实验房和一间对比房)

2、，以采用模块与室内热质耦合式建筑为研究对象，通过理论和实验研究，着重探讨了全年在模块的作用下热质的蓄放热特性对室内热环境的影响，得到的创新性研究成果如下：首先，分析了新建建筑围护结构潜热交换对热质蓄放热量的影响。因新建建筑围护结构的含水量较大，干燥过程中的潜热交换对热质的蓄放热特性的影响较为明显，通过比较刚建成和干燥八个月后的实验房混凝土楼板蓄热工况的实验数据，得到在相同的楼板蓄热量30W／m2时，夜间楼板放热量分别为2W／m2和8W／m2，楼板的蓄放热特性会随着围护结构的干燥而得到改善。其次，对耦合式建筑的冬季室温均一化效果和夏季结合遮阳、通风的降温效果进行了实验研究

3、。在室内热质的作用下，冬季采用楼板蓄热工况时，实验房夜间室内温度的波动仅为2℃，南墙因采用了混凝土墙体结构，壁面温度的波动也明显低于其他朝向墙体。夏季实验房夜间通过采用通风与混凝土楼板蓄冷相结合的方法，使室内温度保持在舒适性设计温度26℃以下；同时清晨室内温度比未通风时降低了1．3℃。最后，提出了一个可以预测耦合式建筑热质蓄放热特性的简化数学模型，通过模拟计算可知，当太阳辐射照度达到600W／m2时，即可满足大连地区1月份实验房白天的热负荷(室内设定温度为18℃)，当辐射照度超过600W／m2时，可考虑采用蓄热工况。在供热量相同的情况下，热质的热容量及厚度对墙体蓄放热特

4、性及室内温度均有着重要的影响，当热质的热容量增加40％时，蓄热量可增加20％；当混凝土热质的厚度由0．3m变到0．7m时，蓄热量增加了8％，但当供热量较小时，厚度对热质蓄热量的影响不大。关键词：太阳能空气集热建筑模块；耦合式建筑；建筑结构蓄热；蓄放热特性；室温均一化太阳能空气集热模块结合热质的热过程分析AnalysisofThermalTransportProcessCoupledThermalMassandSolarAirCollectorAbstractHeatingandcoolinghasbecomethemainenergyconsttminginmostco

5、untries，thedevelopmentandutilizationofsustainableenergyhaveattractedmoreandmoreattention．PassivesolarbuildingwithsolaraircollectorisalowenergybuildingwhichCaneffectivelyusesolarenergyforheating,thethermalefficiencyofsolaraircollectorandtheheatchargeanddischargecharacteristicofbuildingstr

6、ucturehavedirecteffectonindoorthermalcomfort．Therefore，findingouttheheatchargeanddischargecharacteristicofthermalstoragebodywhichcomprisesofthethermalmass(concrete，etc．)playimportantroleoninhibitingtheindoortemperatureswing．Thisissueori百naresfromtheNationalNaturalScienceFoundationproject

7、s-Researchofthebestthermaltransportprocesscoupledsensibleheatstorageandsolaraircollector．Usingthenewlyconstructedexperimentalplatformofthesolaraircollectormodule(referredtoas：Module)，toadoptthebuildingcoupledwithmoduleandthermalmassforthestudy,throughtheoreticalandexperim