绿色住宅太阳能集热一体化设计方法研究与应用——以济南市某绿色居住小区为例

为积极响应国家可持续发展战略要求,在太阳辐射量较高的地区施行"中国住宅阳光计划",将太阳能热水系统作为新型绿色低碳产业应用于住宅设计中,并在住宅设计初期考虑太阳能集热一体化设计。将定量分析同设计方案相结合,基于建筑美学原则,研究了以定量化分析为基础,以Ecotect模拟软件为辅助的太阳能集热一体化设计方法,建立了适用于节能计算及优化的基础模型,在对其进行集热器最佳倾角和每户最小集热面积计算的基础上,设计出集热器与屋面、立面一体化设计方案,并分别进行了屋面和立面的太阳辐射模拟分析,确定屋面集热器的排布方式和立面集热器布置高度。通过济南市某绿色居住小区实际案例验证了该方法的可行性,能够将设计、技术、美学进行结合,从而为绿色住宅太阳能集热一体化设计提供新思路,对提高集热器的利用效率及可持续的发展目标具有重要意义。

一种新型的与建筑一体化太阳能双效集热器系统的实验研究

提出了一种新型的与建筑一体化太阳能双效集热器系统,该系统有两种工作模式:被动采暖工作模式和集热水工作模式。由系统工作在被动采暖工作模式下的实验结果可以得到:系统房间内空气存在温度分层现象,测试期间上下位置最大温差为4.2℃,平均温差约为2.7℃;系统在被动采暖工作模式下工作时对房间温度的提高作用明显,实验测试结果显示,实验期间系统房间平均温度达到24.7℃,相对环境温度升高平均达到19.9℃。通过系统以自然循环方式工作在集热水工作模式下的实验测试结果,可以得到实验期间在集热水工作模式下系统的热效率为52.8%,集热器单位面积太阳得热为4.16MJ/m^2。

与建筑一体化太阳能双效集热器系统在被动采暖工作模式下的热特性研究

针对该新型系统的被动采暖工作模式,基于热箱实验平台,实验研究分析系统该工作模式下运行的热特性情况。研究结果表明,系统在冬季被动采暖工作模式下,房间室内空气温度存在明显的温度分层现象,且温度分层造成的室内上下部的温差与投射在系统集热模块表面的太阳辐射强度存在某种线性关系。此外,实验结果还显示,系统在冬季被动采暖工作模式下依靠热虹吸作用可使集热模块上风口的空气温度加热至50℃以上。

新型的与建筑一体化太阳能双效集热器系统的模拟研究

提出了一种新型的与建筑一体化太阳能双效集热器系统,该系统有两种工作模式:在冬季的被动采暖工作模式和在其他无需供暖时期的集热水工作模式.针对该新型系统的两种工作模式分别建立了与建筑耦合传热计算模型并进行了模拟计算.模拟结果表明:在冬季被动采暖工作模式下,在外环境平均温度只有2.8℃的给定模拟条件下,系统可以使房间温度最高提高至27.4℃,系统被动采暖性能优异;在自然循环集热水工作模式下,在给定模拟条件下,系统集热效率为54.8%,太阳得热总量为4.32MJ/m2.

与建筑一体化太阳能双效集热器系统夏季工作性能的影响

作为一种新型的太用能光热建筑一体化系统，与建筑一体化太阳能双效集热器系统具有2种工作模式：在冬季的被动采暖工作模式和在其他无需供暖的时期的集热水工作模式。针对系统以自然循环方式工作的集热水工作模式，进一步建立了系统房间带窗结构时的理论计算模型。以设计的虚拟房间为对象，通过理论分析，研究了在夏季季节运行时，系统的工作水量和背板保温层设计对系统集热水性能和对建筑的热影响的不同情况。结果显示：对于系统设计来说，背板保温层的适宜设计厚度约在0．05m，工作水量在夏季运行时的适宜量约是40～50kg／m2；系统在夏季工作时可以在一定程度上降低房间的冷负荷，不会造成传统被动采暖系统常遇到的夏季建筑过热问题。

一种蓄能型一体化太阳能热泵热水器性能分析

提出了一种新型的集热/蓄能/蒸发一体化太阳能热泵热水器.该系统将太阳能集热器、蓄能容器以及热泵系统的蒸发器集于一体,减少了现有蓄能型太阳能热泵系统多级中间换热的热损失及制造成本.在集热/蓄能/蒸发器中加入相变材料,以固-液相变潜热对太阳能进行储存,利用太阳能作为热泵的低温热源制得热水,将显著提高热泵的制热效率,同时有效解决太阳能的间歇性所带来的系统运行不稳定问题.虽然初投资费用有所提高,但是该系统无论是在节能还是在节约运行费用方面都优于市场上的各种热水器,和现有的蓄能型太阳能热泵热水器相比则降低了成本,简化了系统,提高了运行可靠性,具有十分广阔的应用前景.

一体化太阳能热泵热水器实验研究

提出一种新型的集热/蓄能/蒸发一体化太阳能热泵热水器系统,并分析该系统的工作原理,搭建此系统的实验测试装置。在实验测试的基础上,定义一体化太阳能热泵热水器系统的得热效率并与直膨式太阳能热泵系统进行比较;分析系统不同工况下的性能系数。实验研究表明:集热/蓄能/蒸发一体化太阳能热泵热水器系统集热/蓄能/蒸发器的得热效率高于直膨式太阳能热泵热水器的得热效率;集热/蓄能/蒸发一体化太阳能热泵热水器系统的性能系数COP平均值为7.56。

一体化太阳能热泵热水器运行特性的实验研究

介绍并研究了一种新型集热/蓄能/蒸发一体化太阳能热泵热水器系统(SHPWHICSE).该装置将真空管集热器、蓄能容器和蒸发器集于一体,通过相变潜热吸收并储存大量太阳能.根据相变材料(石蜡)在吸、放热过程中温度的变化计算蓄热量,确定相变材料中储存的热量能够满足系统热负荷.定义了一体化太阳能热泵系统的得热效率,并和直膨式太阳能热泵热水器得热效率进行比较.在春季典型工况下对容量为150 L的SHPWHICSE进行实验研究,结果表明:晴天工况下,系统COP可达5.63;即使阴雨天,COP也可达4.13;太阳辐射强度的不稳定变化对热泵系统得热效率和COP的影响不大.因此,该系统在各种天气条件下都可以高效稳定地制取生活热水.

独立建筑光伏-光热-土壤源热泵一体化系统设计

针对边远无电网覆盖地区小型独立建筑用电及取暖困难问题,基于光伏/光热一体化技术,提出一种适用于此类地区的光伏-光热-土壤源热泵一体化系统设计方案。介绍该电热联供系统的组成部分、运行方式等;通过建筑负荷统计及光伏/集热组件、热泵机组及储能等设备参数计算,在选定系统各部分配置的基础上,实现该系统的设计。

与建筑一体化太阳能双效集热器系统在被动采暖工作模式下的模拟和实验研究

提出并建立了一种新型的与建筑一体化太阳能双效集热器系统,该系统有两种工作模式:在冬季的被动采暖工作模式和在其他无需供暖的时期的集热水工作模式.针对该新型系统的被动采暖工作模式,实验测试了系统在被动采暖工作模式下的运行情况,同时建立了该新型系统在被动采暖工作模式下与建筑耦合传热计算模型并进行了实验验证.实验和模拟研究结果表明,该新型系统在被动采暖工作模式下工作时,对系统房间的温度提高作用明显.在9:00～17:00的测试期间,系统房间的平均温度达到24.7℃,而期间环境平均温度只有约4.8℃.研究结果还显示,系统房间内空气存在温度分层现象.此外,通过验证的理论模型,还讨论了涂层特性对系统在被动采暖模式下的性能影响情况.

济南市高层住宅太阳能热水系统设计研究

具有高绿地率、高容积率等特点的高层住宅将是大中城市今后主要的住宅类型。在高层住宅中利用好太阳能是对我国建设低碳绿色城市的号召最有力的响应。该文以济南为例,提出适宜于高层住宅的太阳能热水系统和一体化设计方案,对扩大太阳能热水系统的使用范围,倡导发展绿色住宅建筑都有着积极的意义。

拉萨地区传统藏式民居PVT供暖系统性能研究

在分析总结藏式民居建筑特点和节能特性的基础上,选取拉萨地区低层居住建筑为研究对象,设计了水冷型光伏光热一体化(Integrated Photovoltaic Thermal,PVT)供暖系统,对其性能进行了实验研究和模拟分析。PVT系统集热和发电性能实验结果表明:合适的流量和较低的初始温度有利于系统获得更高的集热效率,运行流量和初始温度变化对PVT组件的发电效率影响都较小。采用TRNSYS软件模拟了PVT供暖系统在拉萨地区传统藏式民居典型建筑中的运行情况,模拟结果表明:所设计的PVT供暖系统能够满足典型建筑的卧室供暖、全年生活热水需求,全年太阳能保证率能达到80.3%。探索了利用低品位太阳能实现拉萨地区传统藏式民居供暖的可行性和技术方案,为我国严寒和寒冷地区的清洁供暖和太阳能建筑一体化应用提供了新思路。

太阳能热水系统在上海地区装配式住宅建筑中的应用

在国家大力推广装配式建筑和绿色节能技术背景下，结合地域情况，阐述太阳能热水系统的构成及分类，提出4种典型的太阳能热水系统型式，对其特点及适应性进行比较分析；结合装配式建筑的构造特点，介绍太阳能热水系统的设计要点及集热器布置方式。