西北乡域被动式住宅太阳能与辅助热源协同匹配设计

为解决建筑集热量与居民热舒适需求难以匹配的问题,以太阳能资源高适宜区银川和一般适宜区兰州的附加阳光间式太阳能建筑为研究对象,利用Design Builder建筑能耗分析软件,通过数值模拟的方法研究不同采暖模式、辅助热源强度组合下主要房间的室内温度状况及建筑的能耗情况。结果表明:在太阳能供暖的基础上,辅以辅助热源能够有效解决建筑集热量与居民热需求不符的矛盾,并且降低采暖能耗。对于银川和兰州地区,在分别采用分时分区采暖模式且辅助热源强度下限为60 W/m2和80 W/m2时,满足居民热舒适需求同时最大程度地减少能源消耗;相对于连续采暖,分时分区采暖虽然在短时期内增加建筑平均热负荷,但是在一定程度上降低整个采暖期累计热负荷,减少建筑使用阶段50%~60%碳排放量,可见该方法对降低乡村建筑能耗起到较大作用。

围护结构太阳辐射吸收系数对太阳能采暖建筑外墙热性能的影响

利用墙体热工系统理论,依据墙体传热的室外边界条件具有地区差异和表面特性差异的特点,选取拉萨、银川和西安作为代表性地区,通过以附加热阻百分率和附加热惰性指标为外墙表面热工参数的等效计算方法,讨论冬季采暖条件下改变太阳辐射吸收系数对南墙节能量和内壁面温度的变化规律。结果表明:增大南墙的太阳辐射吸收系数可有效增大节能量,但会小幅降低内壁面温度的稳定性,这种影响在太阳辐照度最高的拉萨地区最为显著,其次为银川和西安,且随着墙体传热阻和热惰性指标的增大,节能量和内壁面波动幅度对太阳辐射吸收系数的敏感性变小。

室内外边界朝向差异下的外墙传热系数优化设计

为探究室内外热作用朝向差异对多空间太阳能建筑外墙传热特性的影响,选取拉萨、银川、西安3个地区,通过稳态计算的方法对建筑各朝向外墙传热系数进行优化设计,并分析室内外双侧边界差异条件下,多空间太阳能建筑外墙的传热系数优化前和优化后的日均节能量。结果表明:各朝向外墙优化传热系数存在明显差异,这种差异的大小取决于室内外双侧边界条件,不同朝向外墙室内外传热温度的差异越大,外墙优化传热系数和日均节能量也越大,其中拉萨地区日均节能量为152.73 kJ,银川地区为320.25 kJ,西安地区为681.45 kJ。可见,建筑外墙传热系数的优化可以有效减少外墙热量损失。