光热催化百叶型Trombe墙性能的实验探究

针对Trombe墙存在夏季过热、冬季室内污染物易积累等问题,提出光热催化百叶型Trombe墙新系统,在冬季实现采暖和甲醛净化、夏季实现净化的同时,能将太阳辐射反射到室外,缓解室内过热。光热催化百叶能同时利用光能和热能驱动催化净化反应,还可产生协同效应来增强反应效率。首先探究不同比例的光热催化剂对甲醛降解性能的影响,并测试不同甲醛浓度、紫外辐照度和催化温度条件下的甲醛降解性能,揭示太阳辐射作用下的光热协同净化效应;然后搭建光热催化百叶型Trombe墙实验测试系统,探究不同太阳辐照度和百叶翻转角度下光热催化百叶型Trombe墙的热性能和甲醛降解性能。研究结果表明:光热催化剂比例为10%的光热复合催化剂的除醛效率最佳;太阳辐射使得光热复合催化剂的活化能降低了14.46%~31.25%,产生了光热协同效应;光热催化百叶型Trombe墙的采暖效率可达到46.21%,每小时产生的干净空气量(CADR)最大为81.47 m^(3)/h,且墙体的采暖效率和甲醛净化效率均随太阳辐照度和百叶翻转角度的增大而增大。

耦合中置式光伏Trombe墙的室内热舒适性评价

基于能量平衡原理对耦合中置式光伏Trombe墙的房间建立热舒适性动态评价模型,在冬季供暖模式下,对室内热舒适性进行评价,并研究了吸热板安装位置对室内热舒适性的影响。结果表明,中置式光伏Trombe墙虽能提升室内热舒适性,但仅能将室内热环境维持在基本舒适状态,从9:00到13:00室内热环境都偏冷,人体感觉不舒适。在太阳辐射强度较低时,太阳电池板和玻璃盖板形成的封闭空气夹层能使室内仍可以维持在较为舒适的温度。将吸热板安装到集热墙外表面,能在不增加成本的前提下,有效改善室内热环境,缩短室内不舒适时间1 h。采用文中构建的热舒适性评价模型可以方便地预测不同时刻室内热舒适性的变化情况,实现室内温度的动态管理。

新型动态保温相变Trombe墙体热性能的实验研究

通过测试一间有一面是相变材料另一面是保温材料的新型动态Trombe墙体的房屋全尺寸模型,对该墙体的热性能进行实验研究。以墙体和房间的空气温度以及通过墙体的热流量和气流速率来评估其性能。结果表明:在相变过程中,温度变化相对平缓;墙体从玻璃获得的热量占其获得总热量的26.2%,且利用其储存的90.1%的热量对房间进行加热;在相变材料放热期间,该墙体可降低室内温度的分层且房间中部的温度至少比室外温度高3.2℃。

光热复合催化Trombe墙性能及百叶角度调控策略研究

太阳能热催化技术利用太阳全光谱产生集热和降解甲醛,太阳能光热复合催化技术是一种可以同时利用光和热产生热量并降解甲醛的高效技术。分别将热催化、光热复合催化百叶技术应用到Trombe墙系统,实现采暖的同时,能够利用太阳光降解室内气态污染物。建立热催化、光热复合催化百叶Trombe墙传热传质模型并进行实验验证,基于模型探究热催化百叶Trombe墙和光热复合催化百叶Trombe墙在南京和北京冬至日(9:00—17:00)气象参数下百叶全天最佳调控策略。结果表明,建立的传热传质模型预测与实验数据符合度较高。同一百叶Trombe墙系统,不同地区的最佳百叶角度不同;对于热催化百叶Trombe墙,南京全天最佳百叶角度下,产生的热量和干净空气量分别为5.6 MJ/d、196.7 m^(3)/d,北京分别为4.6 MJ/d、167.9 m^(3)/d;对于光热复合催化百叶Trombe墙,南京全天最佳百叶角度下,产生的热量和干净空气量分别为6.7 MJ/d、205.6 m^(3)/d,北京分别为5.4 MJ/d、174.8 m^(3)/d;在全天最佳百叶角度调控策略下,其南京冬至日产生的热量和干净空气量分别为热催化百叶Trombe墙系统的1.20倍和1.05倍;系统位于北京时,分别为热催化百叶Trombe墙系统的1.17倍和1.04倍。

PV新型Trombe墙光电光热性能数值模拟

提出了带有PV的新型Trombe墙结构,建立了二维的光伏玻璃板以及PV-Trombe墙系统的数理模型,获得了系统的温度场、太阳电池的电性能和室内得热。模拟结果表明：根据该文所采用的实测气象数据,在特定的模拟工况下,光伏玻璃板上的光电池部分和无光电池部分的温差最大可达10．58℃；有无PV-Trombe墙房间的温差在3d内最大可达13．22℃；运行7d后每天温度能维持在14℃左右。

青藏高原地区Trombe墙式太阳房供暖性能测试分析

对青藏高原地区Trombe墙式太阳房室内外空气温度、水平面和南立面太阳直射散射辐射强度、集热蓄热墙夹层温度分布、通风孔风速和风温，墙体热流等参数进行测试。通过对测试数据分析，认为：Trombe式太阳房具有较好的集热和蓄热性能；通风孔在日出后2—3h开启、日落前1h关闭效果最佳；该地区Trombe墙日平均热效率可达69．7％；节能率可达72．8％。

太阳能炕和Trombe墙相结合的新型太阳能采暖系统的数值研究

提出了Trombe墙与太阳能炕相结合的新型太阳能采暖系统,建立了新型太阳能采暖系统的理论模型。采用大连1月份的气象数据对该系统的室内温度、炕表面温度等进行数值模拟,讨论运行方式、有无辅助热源等对室内热环境的影响,并与单独采用太阳能炕或Trombe墙的采暖系统进行对比。计算结果显示,在Trombe墙和新型太阳能炕耦合运行模式,室内温度和炕面温度高于炕单独运行模式或Trombe墙单独运行模式;有辅助加热工况下室内热环境的稳定性优于没有辅助热源工况。

青岛农村地区Trombe墙结构对室内环境的影响

Trombe墙结构是一种依托于房屋南墙,以热压来提高室内热舒适性的结构。文章利用数值计算方法分析了夏季青岛地区Trombe墙结构和北窗的位置、尺寸对室内环境的影响,研究结果表明:夏季,Trombe墙结构不会使室内温度升高,并可以强化室内的自然通风,提高房间的热舒适性;随着北窗位置的改变,室内空气最高流速的位置也会发生改变,当北窗距屋顶高度为0.5 m时,室内高度约为1.7 m处,空气平均流速约为0.075m/s;随着北窗宽度的逐渐增加,Trombe墙结构可有效增大从北窗流入室内的空气流量,并使得室内空气流速略有下降,当北窗宽度为1.4 m时,室内气流的整体流速最大。

室内外环境温度对光伏光催化型Trombe墙性能和功能的影响

基于能量和质量平衡原理,建立光伏光催化型Trombe墙性能分析和评价的非稳态集总模型.研究了在冬季运行模式下,不同的室内外环境温度对系统性能和功能的影响.结果表明:文中建立的性能分析和评价模型是可行的;随着室外环境温度的降低和室内温度的升高,光伏光催化型Trombe墙的热效率、日产生的净化空气量和总效率均下降,其中最大总效率从55.3%减小到43.4%,而发电量和电效率变化较小.室内或室外温度的上升都会使光伏光催化型Trombe墙的空气出口温度上升,甲醛降解效率提高.在10:00之前或16:00之后,太阳辐射强度较低时,存在光伏光催化型Trombe墙功能失效情况;室外环境温度越低,室内温度越高,光伏光催化型Trombe墙的有效运行时间越短.

运用Trombe墙改善室内热环境的数值模拟分析

本文针对Trombe墙式太阳能强化自然通风方式在冬季工况下白天的运行模式,建立相应的数学及物理模型。运用FLUENT软件对其在不同太阳辐射强度下的温度、流速、流线等分布进行模拟计算,并将模拟结果与K.S.Ong的理论结果进行了对比,得出该运行模式适用于冬季采暖,可有效改善室内的空气品质,且在太阳辐射较弱时仍存在改善室内热环境的潜力这一结论。

覆盖率对PV-Trombe墙光电性能和室内热环境的影响

建立了PV-Trombe墙系统及二维光伏玻璃板的数学模型,以实测数据为基础,模拟了不同光电池覆盖率对该墙体光电、光热性能及室内温度场的影响。模拟结果表明:随着覆盖率的增加,该墙体发电量和总效率增大,但热效率和室内温度降低;覆盖率对光电池发电效率影响很小,对室内温度影响较大;当覆盖率分别为0.207和0.873时,光电池发电效率降低不足0.5%,但前者的最高室内温度比后者高6.8℃。

催化型Trombe墙净化空气的CFD模拟研究

为更好地净化空气,减少甲烷等非二氧化碳温室气体的温室效应,采用计算流体动力学(CFD)模拟的方法研究了Trombe墙对甲醛和甲烷的降解效果,考察了太阳光照射强度、Trombe墙高度、空气流道宽度、风速、入口浓度等因素对降解效果的影响。结果表明:太阳光强度增加可促进甲醛和甲烷的降解,甲烷对光强变化更加敏感;Trombe墙较适宜的高度为1.4~1.7 m;空气流道宽度增加,降低了甲醛和甲烷的降解率;风速增加,甲醛和甲烷的降解率略有升高,但空气净化量却明显降低;入口浓度增加,甲醛的降解率和空气净化量先升高后降低,而甲烷的分解率和空气净化量略有降低,但降幅很小。

Trombe墙通道内浮力诱导室内通风的特性分析

为了对Trombe墙通道内浮力诱导气流流动的特性进行深入分析,采用实验研究与数值模拟的方法,对带有Trombe墙的二层建筑通道内的流动特性进行分析。结果表明:当Trombe墙太阳能烟囱吸收太阳能后,强化了室内通风,建筑室内的通风量随太阳辐射强度的增加而增加;以一天运行为例,建筑下层的通风量比上层增加41%~56%。烟囱通道内的格拉晓夫数(Gr)随太阳热流密度的增加而迅速增加,且一楼气流的Gr和Ra(瑞利数)均大于二楼,导致在Trombe墙作用下,建筑一楼的通风量大于二楼。为了增加二楼室内的通风量,应最大程度地增加太阳能通道内的Gr和Ra。

基于Trombe墙原理——建筑生态幕墙的研究

为了研究建筑生态幕墙的物理性能及其应用,介绍Trombe墙的构造形式及其工作原理,分析了常规建筑幕墙在保温隔热节能的弊端,并根据Trombe墙的特征,论述了生态幕墙的构造形式和生态幕墙的工作原理,总结了生态幕墙的设计要点及其物理性能的优越性,以便于在以后的实际工程中推广应用。

相变蓄热型Trombe墙冬季供热性能的测试分析

提出相变蓄热型Trombe墙应用于寒冷地区气候条件下的冬季辅助供热系统,对其供热性能开展了实验测试研究。建立设置相变蓄热型Trombe墙的实验系统,对其冬季室内空气温度、室外气象参数、集热板表面温度、空气通道温度及风速进行了测试。详细分析了通风量和供热量。实验测试结果表明:相变蓄热型Trombe墙具有良好的蓄热和辅助供热特性;通过相变材料的蓄热和放热,可以有效延长空气通道的通风时间,进而实现延续供热。测试条件下,内部上风口和内部下风口可在2 h关闭,在日出后1~2 h开启时,效果较好;在全天候可累计提供日所需供热量的28. 9%,具有较好的供热效果。

太阳能烟囱+TROMBE墙复合结构的性能研究

将太阳能烟囱和TROMBE墙这两种太阳能强化自然通风方式相结合,提出两者串联的复合太阳能利用结构。利用传热学理论,采用能量平衡法对其建立了数学模型,并就其结构尺寸与室外气象参数对其通风性能的影响进行了计算和比较,结果表明:采用"太阳能烟囱+TROMBE墙复合结构"来强化高温高湿地区室内的通风是完全可行的;其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复合结构的性能,但空气夹层厚度的盲目增大会降低其通风性能,10cm可以达到较好的运行效果;其倾角可根据具体情况控制在30°～60°。研究结果对太阳能烟囱+TROMBE墙复合结构的实际应用具有重要的指导意义。

光催化氧化技术在Trombe墙采暖模式中的应用

为减少室内空气处理的能耗同时改善传统型Trombe墙体功能单一的问题,将光催化氧化技术与Trombe墙采暖技术结合,提出了一种零能耗光催化空气净化型Trombe墙系统。该系统中涂覆在玻璃盖板内侧的TiO_2涂层吸收太阳辐照中的紫外波段光催化降解室内甲醛,余下的可见及红外波段被Trombe墙的吸热背板吸收用以采暖,实现了对太阳能光谱的梯级利用。将无机粘结剂与光催化剂混合涂覆在玻璃盖板内侧制得光催化玻璃,设计并于安徽省合肥市搭建了空气净化型Trombe墙及传统型Trombe墙模块的对比实验平台,利用对比实验研究了空气净化型Trombe墙的甲醛降解及采暖性能。实验结果表明,光催化型Trombe墙系统的空气瞬时集热效率为0.2～0.4,平均集热效率为0.267,与传统型Trombe墙相比,平均集热效率下降0.2;光催化型Trombe墙系统的甲醛单通性降解效率为0.2～0.4,日产生洁净空气量达112 m^3/(m^2·d)。

空气净化型Trombe墙的实验研究

传统Trombe墙功能单一,为拓展Trombe墙功能,本文提出一种新型零能耗室内空气净化型Trombe墙系统,结合了太阳能供暖技术和太阳能驱动热催化氧化技术,能同时实现采暖和空气净化。催化剂MnO_x-CeO_2在太阳能全光谱波段展现出优异的光热转换能力。以甲醛气体为模型污染物,搭建了空气净化型Trombe墙系统性能检测平台,进行了全天性的实验,探究了空气净化型Trombe墙系统的空气集热性能和甲醛降解性能。实验结果表明:以合肥地区为例,空气净化型Trombe墙系统具有优异的空气集热性能和空气净化性能。在全天平均辐照强度为380 W/m^2的条件下,空气瞬时集热效率基本在0.1~0.4之间,甲醛瞬时转化率基本在0.3~0.6之间;系统的全天空气集热效率为0.21,系统产生的总干净空气量为284 m^3/(m^2·d),有较好的应用前景。

高层建筑中Trombe墙诱导气流流动的研究

为对高层建筑下Trombe墙通道内的浮力诱导气流的流动特性进行研究,首先采用实验研究与数值模拟相结合的方法,对带有Trombe墙的二层建筑通道进行对比分析,验证模拟方法的可靠性。采用相同的数值模拟方法对24层建筑通道内的浮力诱导气流的流动状态进行研究优化。结果显示:在烟囱通道内设置三角形导流肋可改善气流流动状况,连通式通道通风效果明显优于分隔式通道。在连通式通道内,导流肋尺寸占通道宽度3/4时通风效果最好。

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。