基于供能需求的集熱蓄熱墻熱工優(yōu)化分析研究.pdf

1、太陽能建筑以節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢，越來越受到學(xué)術(shù)界與社會的重視。集熱蓄熱墻作為被動式太陽房主要形式之一，具集熱、蓄熱、保溫等功能為一體，并以其構(gòu)造簡單、熱穩(wěn)定性佳等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有的研究，針對于集熱蓄熱墻本身熱性能的較多，但是對于集熱蓄熱墻體構(gòu)造中是否應(yīng)使用保溫層、保溫層的位置，以及其對墻體熱特性的影響研究較少。不同的保溫構(gòu)造及墻體材料將使墻體的集蓄熱特性產(chǎn)生明顯變化，進而導(dǎo)致導(dǎo)熱供熱與對流供熱效果的差異。且針對不同保溫構(gòu)造形式下集熱蓄

2、熱墻與不同典型氣象區(qū)、不同供能需求房間等的適應(yīng)性分析更是鮮見研究。
　　通過對集熱蓄熱墻集熱蓄熱特性的理論分析，將集熱蓄熱墻物理模型簡化，采用數(shù)值模擬和實測驗證相結(jié)合的方法研究了四個典型氣象地區(qū)不同保溫構(gòu)造形式、不同墻體材料下集熱蓄熱墻的動態(tài)集熱供熱特性。而后通過對集熱蓄熱墻式太陽房室內(nèi)熱環(huán)境的模擬計算分析，將集熱蓄熱墻構(gòu)件熱特性與太陽房熱環(huán)境展開耦合關(guān)聯(lián)研究，獲得不同保溫構(gòu)造形式對室內(nèi)熱環(huán)境的影響關(guān)系。研究結(jié)果表明：
　　

3、（1）外保溫構(gòu)造形式的集熱蓄熱墻，對流供熱量受太陽輻射變化敏感，晝間瞬時對流供熱量大，但持續(xù)時間短。采用無保溫、內(nèi)保溫形式集熱蓄熱墻時，二者的對流供熱規(guī)律相似，墻體蓄熱能力強，對流供熱量在時間上分布更為均勻，持續(xù)時間也長于外保溫構(gòu)造形式。
　?。?）外保溫形式集熱蓄熱墻的對流供熱量在一個周期內(nèi)大于導(dǎo)熱供熱量，其他兩種保溫構(gòu)造形式則相反。外保溫形式集熱蓄熱墻供熱效率顯著高于其他兩種形式。提高集熱蓄熱墻熱效率的關(guān)鍵在于增強夾層空氣的對

4、流換熱效果。
　?。?）無保溫、內(nèi)保溫構(gòu)造形式集熱蓄熱墻，集蓄熱特性受墻體材料的熱物性參數(shù)影響很大，而外保溫形式基本不受墻體材料的影響。材料的導(dǎo)熱系數(shù)較高，有利于墻體蓄熱向室內(nèi)的熱傳導(dǎo)，較大的熱容量，有利于墻體的蓄熱作用。但同時，大的導(dǎo)熱系數(shù)將導(dǎo)致墻體的保溫性能下降，這也使得對流供熱效果相應(yīng)的降低。
　?。?）典型地區(qū)如拉薩，各種保溫構(gòu)造形式集熱蓄熱墻均能滿足熱舒適下限，而外保溫構(gòu)造集熱蓄熱墻在白天時易導(dǎo)致室內(nèi)過熱，因此不應(yīng)