大型铁路客站站房外遮阳节能潜力分析及调控阈值优化

大窗墙比、大天窗比的透明围护结构是大型铁路场站冷负荷大、环控能耗高的重要原因之一,外遮阳设置是缓解该现象的有效手段,但其应用还需合理平衡对自然采光的影响。以某大型铁路客站站房为对象,建立其光热环境数值分析模型并进行验证;在此基础上,以空调照明综合能耗为指标,选取卷帘外遮阳为代表,分析建筑外遮阳在不同气候区铁路客站应用的综合节能潜力,并确定了适宜外遮阳应用的热工气候分区;在保证室内光热环境水平的前提下,分析空调照明综合能耗随外遮阳调控阈值(以太阳辐射投射强度为依据)的变化情况,并总结不同气候区的最佳调控阈值。该研究成果完善了交通基础设施的被动式技术体系,可为外遮阳技术在大型铁路客站站房的设计和调控提供理论依据。

跨临界CO_(2)水-水热泵系统的实验与仿真研究

为提高跨临界CO_(2)水-水热泵系统的效率,根据已有实验台建立系统仿真模型,分别进行实验测试和数值模拟,通过实验数据验证仿真模型的准确性。基于制取热水的目的,模拟分析运行参数对系统性能的影响,结果表明:增大过热度可提高性能系数(COP),用户侧供水温度平均提高11.3℃;随着高压压力的增大,用户侧供水温度升高,存在最优高压压力使COP最大;增大冷冻水的流量和升高进口温度,系统的制热效率可提高约40%,但用户侧供水温度变化不大。根据实验及仿真结果,设计太阳能辅助跨临界CO_(2)热泵双蒸发器系统,可实现3种不同运行模式,能够升高冷冻水进口温度、增大系统效率。与电加热锅炉和燃气锅炉进行经济性比较,太阳能热泵分别在第5年和第7年与上述两种加热方式的总投资持平,其运行20 a的总投资分别比燃气锅炉和电加热锅炉节约39%和49%,具有明显的经济优势和实用推广价值。

建筑节能设计Low-E玻璃窗的遮阳参数取值分析

节能外窗属于精密工业制品,也是建筑工程外围护结构的重要组成部分。为能降低房间内的夏季太阳得热,工程中通常采用低辐射Low-E玻璃外窗,但由于国家及各地区的技术规范对Low-E玻璃窗的参数取值不尽相同、审图机构的把握尺度不一、门窗厂家的加工技术水平参差不齐,为能解决Low-E玻璃外窗的遮阳参数取值和选型困难的问题,达到概念清晰、数据可靠、便于实施的目的,文中采用公式计算和查表对比的方法,对规范的遮阳参数概念作补充说明,同时结合江苏某住宅项目的工程实践,给出Low-E玻璃窗遮阳参数的取值原则和建议,并认为一般Low-E玻璃的自遮阳系数取值最高不应超过0.60。

太阳能-埋管换热器增温填埋垃圾技术的性能研究

填埋垃圾的厌氧发酵需要较高的温度,由于中国北方地区冬季的气温低,垃圾填埋场的厌氧发酵速度较慢。为解决这一问题,提出太阳能-埋管换热器增温填埋垃圾技术,建立垃圾填埋体及其周边区域的3D物理模型,采用试验和数值模拟的方法,对垃圾填埋体内部的增温效果和传热性能进行了研究,并对试验结果和数值模拟结果进行了相互对比验证。研究结果表明:埋管密集处垃圾填埋体的温度变化显著,热量向上传递多于向下传递;在晴天白天,埋管换热量呈现先升高后降低的变化趋势;2021年9月23日—12月21日,垃圾填埋体的日平均温度的平均值为36.3℃,增温加热期内,垃圾填埋体传热系数的平均值为32.5 W/(m^(2)·K);随着埋管内水流量在0.4~1.0 m^(3)/h内增加,垃圾填埋体的日平均温度和单位体积换热功率均逐渐增加,且增加趋势逐渐平缓,埋管内水流量增加至1.0 m^(3)/h时,模拟得到的垃圾填埋体日平均温度为37.0℃,单位体积换热功率为52.9 W/m^(3)。

透过遮阳系统的室内太阳辐射得热量实验研究

通过热量平衡原理搭建了室内太阳辐射得热量的测量装置,对透过装有遮阳系统窗户进入室内的太阳辐射得热量进行了试验研究.试验中通过测量电加热量、风机功率,计算风机盘管换热量、围护结构传热量得到室内太阳辐射得热量.并通过运用太阳辐射得热量计算理论模型进行了分析,对测试结果进行了验证.结果表明,测试值和模拟值吻合程度很好,该实验装置对透过装有遮阳系统的太阳辐射得热量的测试是可行的.同时通过测试结果发现,在上海地区11月上旬某典型日,特定的叶片角度下,采用遮阳系统后室内太阳辐射得热量可减少30%以上.

不同朝向玻璃窗太阳辐射得热系数模拟与实验研究

建立了太阳辐射得热系数的计算模型,并搭建了测量窗户太阳辐射得热系数的实验台,得到了玻璃窗的太阳辐射得热系数的实验值和模拟值,两者吻合度很好。结果表明:太阳辐射得热系数与太阳入射角密切相关,不同朝向玻璃窗的太阳辐射得热系数随着太阳入射角有规律地变化。当玻璃窗朝南时,一天之内太阳辐射得热系数先增大,中午时达到最大值而后减少;当玻璃窗朝西时,太阳辐射得热系数上午基本保持不变,而后减少(大概中午时分达到最小值),然后逐渐增大;玻璃窗朝东时太阳辐射得热系数变化情况与西向相反;当玻璃窗表面没有太阳直射辐射时,太阳辐射得热系数基本保持不变。

透过玻璃窗的室内太阳辐射得热量测试研究

搭建了室外太阳辐射得热量的测量装置,通过测量电加热量、风机功率,计算风机盘管换热量、围护结构传热量得到室内太阳辐射得热量。测试结果表明:室内太阳辐射得热量和实际情况一致,并且当太阳辐射强度有波动时,装置也能很好的跟踪测量透过玻璃的室内太阳辐射得热量。依据太阳辐射理论及当地地理气象条件进行数值模拟,将测试值与模拟值进行比较,两者吻合度很好。

新型遮阳系统对太阳散射辐射的遮阳效果研究

通过搭建室外太阳散射辐射得热量的测量装置,对透过遮阳系统进入室内的太阳散射辐射得热量进行了试验研究,并通过建立理论模型对测试结果进行了验证分析,结果表明:该实验装置对透过遮阳系统的太阳散射辐射得热量的测试是可行的,同时通过试验得到了该遮阳系统对太阳散射辐射的遮阳效果。

透过玻璃窗的太阳散射辐射得热量测试与模拟研究

通过搭建室外太阳散射辐射得热量的测量装置,对室内太阳散射辐射得热量进行了试验研究,并通过建立理论模型对测试结果进行了验证分析。结果表明:室内太阳散射辐射得热量和室外太阳散射辐射强度随时间规律变化,两者变化趋势一致。多组实验数据验证得出该实验装置对太阳散射辐射得热量的测试是可行的。

外窗遮阳系统太阳得热系数及其对空调负荷的影响

为研究外窗遮阳系统的太阳得热系数全年变化规律及外窗遮阳系统对空调负荷的影响,以南京市为例,对外窗遮阳系统的太阳得热系数在全年逐月的变化规律、3种外窗遮阳系统在不同朝向方位角上的年太阳得热系数及外窗遮阳系统对房间空调负荷的影响等进行了研究。结果表明:南向双玻中空外窗遮阳系统全年的月太阳得热系数相差最大达到0.10,且夏季太阳得热系数比冬季低13%;采用中置卷帘遮阳和外置水平百叶遮阳的外窗系统空调节能效果较好;此外,外窗遮阳系统的年太阳得热系数与空调全年累计负荷存在正相关关系,且采用中置卷帘和内置百叶遮阳的南向外窗,其全年累计负荷降低率大于采用相同遮阳形式的西向外窗。

不同气候区中庭天窗性能对办公建筑能耗的影响

以有中庭天窗的典型办公建筑为例,分析天窗面积比和工程中常用玻璃对不同气候分区中庭夏季太阳辐射得热、中庭空调冷热负荷及能耗、建筑能耗的影响。结果表明,天窗面积比和玻璃性能对中庭夏季太阳辐射得热、中庭空调冷热负荷及能耗的影响较大,而对整个建筑能耗的影响较小。与传热系数相比,遮阳系数对负荷、能耗的影响更大。建议设计时将天窗面积比控制在10%以下,同时应选择性能较好的玻璃,必要时应设置外遮阳。

太阳模拟器人造冷天空的模型研究及其应用

针对测试条件受雾霾影响太阳集热器室外测试变得愈加困难的现状,为实现太阳集热器室内稳态测试,研究太阳模拟器人造冷天空的设计方法及应用效果,建立人造冷天空各部件传热过程的数学模型;分析风量、风温和环境温度等因素对人造冷天空应用效果的影响,并根据模拟结果指导设计国家级室内太阳模拟试验室的人造冷天空系统。实测结果表明:模型计算结果与实测值较为吻合,人造冷天空满足太阳集热器国际检测标准的要求。

南京地区南窗外遮阳构件尺寸研究

以南京地区建筑物的南窗为研究对象，以全年太阳有效直射辐射为衡量指标，对最常用的外遮阳方式（水平遮阳、垂直遮阳和综合遮阳）进行研究。结果表明，综合考虑夏季遮阳和冬季得热的要求，对于南京地区的南向窗户来说，建议采用水平遮阳方式，且遮阳板挑出长度为0．6-0．7m，遮阳板距窗户上沿的高度为0．5m，遮阳板两端延长长度为0．6～0．7m。而垂直遮阳和综合遮阳由于遮阳效果不明显不推荐采用。

使用太阳模拟器进行热平衡试验的附加外热流影响分析

航天器的结构复杂化与表面热光学性能差异,使得航天器热平衡试验中对大型太阳模拟器的需求越来越大。文章根据离轴式太阳模拟器的结构,分析了使用太阳模拟器进行热平衡试验时,真空容器中附加外热流的来源及其对试验的影响,并通过建立热控星模型和容器与热控星的联合模型进行仿真计算,给出温度分布结果,进而提出相应的试验设计改进建议。

建筑西向房间夏季室内热环境改善

以国内某大学综合实验大楼为例,实测了其中一间西向房间的室内外空气温度与壁面温度,分析了其夏季室内热环境。为了在经济合理地使用能源的情况下,满足它对夏季冷量与冬季热量的需求,根据实测的数据,利用建筑热平衡原理,对其夏季室内热环境特性进行了分析,指出了其热工设计缺陷,并对其进行了热舒适性的改造。通过软件模拟出改造后房间室内空气温度值,对比改造前后室内空气温度值,结果显示改造后的温度值明显降低,热舒适性得到了改善。

上海地区水平固定百页型外遮阳节能效果研究

从全年综合节能效果角度,利用计算机模拟技术,分析上海地区3种不同尺寸的水平固定百页外遮阳对东、南、西、北4个朝向太阳直射辐射得热及遮阳系数的影响。结果表明:从全年节能效果来看,上海地区南向及北向不需要设置外遮阳,东向及西向需要设置外遮阳,且东向、西向固定水平遮阳百页的节能效果随着百页变密越来越好。

不同建筑遮阳方式遮阳效果的实验研究

为对外中内三种遮阳方式的不同遮阳效果进行研究,搭建测量遮阳设施遮阳效果的实验台,分别对三种遮阳方式的太阳得热系数(SHGC)进行试验研究。通过对实验时间段内的太阳入射角和垂直面太阳辐射强度的理论计算,得出三种遮阳方式遮阳效果可比的时间段。结果证明不同遮阳方式相同百叶片放置角度的太阳得热系数,外遮阳最小,中间遮阳居中,内遮阳最大。同种遮阳方式不同百叶片放置角度的太阳得热系数随百叶片与水平面的夹角增大而变小。

V型孔板渗透式太阳能空气集热器结构设计与实验测试

通过改进集热板结构、优化空气流道,提出了一种V型孔板渗透式太阳能空气集热器。采用CFD模拟软件对V型孔板渗透式太阳能空气集热器内部的速度场与温度场进行模拟,并实验测试了V型孔板渗透式太阳能空气集热器的集热效率。结果表明:在风量为0.00513~0.08060 m^3/s条件下,2排孔有隔板的V型孔板渗透式太阳能空气集热器的瞬时集热效率比普通平板式太阳能空气集热器高3.73%~24.89%;在其他条件相同的情况下,有隔板与无隔板的集热器相比,集热效率可提高23.46%;集热板上的孔口排数对集热效率有一定影响,增加孔口排数不一定能提高集热效率。V型孔板渗透式太阳能空气集热器集热效率高,不同组合的开口模式适用不同的场合,具有良好的应用前景。

基于风冷聚光太阳能温差发电装置热电耦合性能分析与试验

为改变小型日光温室常规供电方式,将太阳能聚光集热技术与温差发电技术结合,以太阳能作为热源,北方冬季气温为冷源,设计聚光集热太阳能温差发电装置。运用Trace Pro光学软件对装置模型光学仿真模拟。结果表明,该装置能达到聚光集热目的,集热板中心位置能流密度分布最高且均匀。建立热电耦合平衡方程,采用有限元分析方法对单PN结及热电模块参数模拟分析,得到温度场、电势场分布趋势图,输出功率及热电转换效率随温差变化曲线。搭建试验平台,分析风速对装置参数影响,测试全天发电性能及连续发电性能。结果表明,随风速增加,集热体温度从378.5 K下降到327 K,热端温度从360.4 K下降到302.5 K,冷端温度在风速大于4 m·s-1后变化较明显,从262.2 K下降到240 K;该装置试验期间瞬时最大输出功率为58.6 W,平均输出功率为56.7 W,6 h发电量为340.2 W·h,热电转换效率为1.1%~4.3%;连续试验10 d总发电时间52.01 h,共发电2.74k W·h,可满足小型育苗温室中育苗、照明及无线传感器用电需求。

商业内街天幕的遮阳效果分析

商业内街天幕可作为受其遮挡影响的内街两侧立面的外遮阳构件,但现行的节能标准尚无对如此复杂的遮阳构件的遮阳效果的评价方法。以某商业综合体为例,通过数值模拟计算太阳辐射得热量的方法,分析天幕对商业内街立面的遮阳效果,对比有天幕与无天幕2种工况下外窗的太阳辐射得热量,得到该项目商业内街道立面外窗节能设计需要的外遮阳系数。