太阳能空气供暖系统作用下建筑物热响应特性的研究

既有关于太阳能空气供暖系统(SAHS)的研究大多是脱离建筑物而进行的。然而,实际情况是,即便是配置一个高效的太阳能空气供暖系统,如果不考虑建筑物的热响应特性,往往也不能获得好的室内环境调节效果。本文以在南向墙设置有壁挂式太阳能空气集热器的实验房为研究对象,在实际最寒冷的室外气候条件下(夜间大多低于-5℃),利用计算机多点巡回检测系统和可自动记录数据的室外气象站,通过实测数据和理论分析研究了不同送风方式、窗户的移动式保温、直接受益窗单独作用及热质材料等因素作用下室内温度的动态变化过程,为今后进一步研究该项技术的地域适应性及预测建筑集成太阳能空气供暖系统作用下的动态室温波动提供了参考依据。

太阳能空气供暖住宅建筑自然运行室温的可视化描述方法研究

太阳能空气供暖住宅建筑自然运行室温的可视化可以帮助建筑师评价其设计方案的性能,也可以帮助工程师分析太阳能建筑的供暖效果。本文以太阳能空气供暖足尺寸大实验房为例,利用数值模拟软件对实验房室内多点实时温度变化数据进行可视化描述,得出了针对太阳能空气供暖住宅建筑自然运行室温的可视化描述方法。

一体化集热屋面太阳能空气供暖的技术经济性

针对北京村镇单层民用住宅(建筑面积为74 m^2),设计建造采用一体化集热屋面的太阳能空气供暖系统。介绍太阳能空气供暖系统的主要装置、系统流程与运行模式,对集热屋面、地面混凝土蓄热层(以下简称蓄热层)的做法进行详述。在自动控制模式(全天供暖)下,以2017年12月14日—15日、20日—21日、27日—28日、30日—31日作为测试日(分别定义为测试日1～4,测试时间为当日8:00至次日8:00),对各测试日的集热屋面集热效率、太阳能保证率、耗电量、室内温度、室外温湿度、噪声、蓄热层表面温度进行计算与实测。将4个测试日作为样本数据,测算北京典型年供暖期的平均日电费。研究发现:各测试日的集热屋面集热效率分别为19.90%、26.34%、25.26%、25.79%,太阳能保证率分别为12.89%、54.04%、30.42%、42.04%。测试日集热屋面日总太阳曝辐照度越高,太阳能空气供暖系统的耗电量越低。各测试日室内温度均在15℃以上,满足设计要求。测试区域的蓄热层表面平均温度为22.7℃,具有一定的辐射供暖效果。测试期间用户对噪声情况的评价为可接受的噪声水平等级。太阳能空气供暖系统的造价为2.7×10~4元,其中施工费约占27%,其余为材料费。根据4个测试日的集热屋面日总太阳曝辐照度,将北京市典型年供暖期的日总太阳曝辐照度划分为4个区间,根据各区间对应的测试日电费及时间,采用加权平均的方法对北京市典型年供暖期的平均日电费进行测算。北京市典型年供暖期的平均日电费为18.53元,折合单位建筑面积为30.05元/m^2。

蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统的应用研究

在气候寒冷的地区,供暖系统的重要性不言而喻,在寒冷地区搭建蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统,能够满足当地的热水使用需求和用户用暖需求。蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统受到建筑负荷变化以及气候条件等多重因素影响,在应用的过程中需要呈现出多种不同的运行模式,为了保证蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统拥有更加合理的供热、蓄热和集热功能,本文将以蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统为基础,系统性分析蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统运行模式以及控制方案,通过本文的研究,旨在提升蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统应用的科学性,为寒冷地区寒冷气候环境下生活质量改善提供支持。

耦合蓄热闭式循环空气层太阳能供暖建筑热性能研究

为了研究均匀辐射墙室内环境调控特性,本研究通过搭建采用空气套构造及墙体内置蓄热材料的闭式循环太阳能供暖实验房和普通构造的对比房,进行了冬季热性能运行实验研究。研究结果表明,采用耦合蓄热闭式循环空气层太阳能供暖系统,即便对于轻质结构供暖房间,也仍然获得了良好的均匀辐射供暖环境;TCM蓄热材料控温效果明显,在相同的室外温度的条件下,使夜间实验房室内空气温度比对比房最大高10℃。另外,对透光围护结构实施夜间保温对抑制昼夜室温波动效果明显。

空气源热泵辅助太阳能供暖技术经济性分析

某别墅拟采用空气源热泵辅助太阳能供暖系统,采用DEST软件对供暖期逐时热负荷进行模拟计算。介绍空气源热泵辅助太阳能供暖系统流程及运行策略,对太阳能集热器面积、蓄热水箱容积、循环泵(太阳能集热器侧循环泵、空气源热泵机组侧循环泵、用户侧循环泵)、空气源热泵机组进行设备选型。采用TRNSYS模拟软件建立空气源热泵辅助太阳能供暖系统模型,对用户供回水温度(以及温差)随室外温度的变化、耗电量进行模拟计算。供暖期用户供水温度基本维持在32℃左右,供水温度稳定。供回水温差与室外温度的变化相反,说明供暖系统符合运行规律。将单纯采用空气源热泵机组的供暖系统(以下简称单纯空气源热泵供暖系统)作为比较对象,以费用年值作为评价目标,比较两种供暖系统的经济性。空气源热泵辅助太阳能供暖系统、单纯空气源热泵供暖系统供暖期耗电量分别为865.84、3 434.25 kW·h/a,费用年值分别为3 484.21、3 564.33元/a,空气源热泵辅助太阳能供暖系统的经济性更优。

村镇建筑太阳能空气集热屋面构件热性能测试与分析

为推广太阳能空气供暖系统,本文研制开发了3种太阳能空气集热屋面构件,搭建了太阳能空气集热构件热性能测试实验台,对试件进行了不同流量不同进口温度的热性能测试,得到了3种试件在四种流量下的效率方程。分析测试结果发现:3种空气集热构件的最优运行流量均为36~54 m^3/(h·m^2),条缝型孔板渗透型构件性能最优。研究成果为太阳能空气供暖系统设计提供了相关性能参数参考,为下一步太阳能空气供暖系统设计方法的确立提供了帮助。