综合应用太阳能强化建筑自然通风供暖效果的设计和优化研究

【摘要】：太阳能技术可以用来对建筑物进行冬季供暖、夏季通风降温以及过渡季强化自然通风。太阳能供暖通风系统若配以辅助热源，一套设备就能满足全年的采暖、通风和供冷需求，使室内环境满足舒适性要求。针对具体工程，如何设计合理和控制调节得当，不仅可以节省投资，而且带来显著的建筑采暖和空调节能效果。 因此，本文基于太阳能采暖、通风原理，结合具体工程----汉长安城直城门遗址博物馆项目，采用自然环境下的被动式和主动式太阳能利用的设计思想，就如何利用建筑造型的空间组合设计和利用太阳房来解决好夏季降温和冬季供暖问题开展研究.。首先，进行了太阳房的设计计算，以便在夏季能尽可能地利用室内空气的自然对流，避免机械通风系统的使用，而冬季在门窗的气密性良好的情况下，又能充分利用太阳能实现室内供暖。同时，为了保证太阳能应用的连续性和稳定性，经过计算提出了采用在太阳房内增设蓄热材料的方案来解决如何蓄存太阳能的问题，以将日间多余的太阳辐射热储蓄起来，用于晚上或阴雨天的供暖。 文中，采用数值模拟软件Fluent对该博物馆建筑在加设与不加设太阳房情况下的热压耦合作用下的通风状态进行了模拟，结果显示加设太阳房的情况下热压作用非常明显的加强了博物馆的自然通风。并采用Energyplus软件对加设太阳房和不加设太阳房两种情况下，博物馆内温度进行了对比分析，表明设有太阳房时，室内温度明显比无太阳房时升高；并且由于蓄热材料的蓄热，使得室内基础室温的最高、最低值出现时刻比室外温度的相应值出现时刻有延迟。经过设计和优化后的太阳能在该建筑中供暖通风系统中的综合利用方案可达到夏季室内通风降温和过渡季的通风要求。 【关键词】：太阳能 供暖 强化通风 太阳房 蓄热材料 节能
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 我国能耗及建筑能耗现状9-10
• 1.1.1 能源消耗现状9-10
• 1.1.2 建筑能源消耗现状10
• 1.2 可再生能源利用10-11
• 1.3 太阳能利用及国内外应用现状11-15
• 1.3.1 太阳能简介11
• 1.3.2 太阳能在国外建筑中的利用情况11-13
• 1.3.3 我国的太阳能资源情况13-14
• 1.3.4 太阳能在国内建筑中的利用情况14-15
• 1.4 研究课题的背景及意义15
• 1.5 本文研究的内容15-16
• 1.6 本章小结16-17
• 2 太阳能采暖技术17-27
• 2.1 概述17-22
• 2.1.1 太阳常数17
• 2.1.2 到达地面的太阳辐射的计算17-21
• 2.1.3 玻璃透光率值的计算21-22
• 2.1.4 进入建筑室内的太阳辐射的计算22
• 2.2 主动式太阳能采暖22-24
• 2.2.1 太阳能热风采暖22-23
• 2.2.2 太阳能热水采暖23-24
• 2.3 被动式太阳能采暖24-26
• 2.3.1 直接收益式太阳房24-25
• 2.3.2 集热蓄热墙式太阳房25-26
• 2.3.3 附加阳光间式太阳房26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 太阳能强化自然通风技术27-37
• 3.1 自然通风原理27-30
• 3.1.1 风压作用下的自然通风量的计算27-28
• 3.1.2 热压作用下自然通风量计算28-30
• 3.2 太阳能强化自然通风的原理30-36
• 3.2.1 通风计算方程31-32
• 3.2.2 能量方程32-34
• 3.2.3 影响的通风量因素分析34-36
• 3.3 利用太阳能强化自然通风的现实意义36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 太阳能供暖及强化自然通风的应用—太阳房37-50
• 4.1 太阳房的分类及基本原理37-39
• 4.1.1 太阳房的分类37-38
• 4.1.2 太阳房的热工原理38
• 4.1.3 太阳房的基本结构38-39
• 4.2 太阳房总体设计39-42
• 4.2.1 建筑计划39
• 4.2.2 可利用的太阳能条件39-40
• 4.2.3 建筑选址与太阳能利用的关系40-41
• 4.2.4 太阳房建筑材料的选择41-42
• 4.2.5 建筑朝向的选择42
• 4.3 被动式太阳房的热工设计42-48
• 4.3.1 太阳房基本热工参数计算43-45
• 4.3.2 太阳房的热平衡计算45-48
• 4.3.3 太阳房采暖辅助热量估算48
• 4.4 关于太阳房设计的几点建议48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 5 太阳能建筑技术的实践探索——汉长安城直城门遗址博物馆50-72
• 5.1 工程简介50-54
• 5.1.1 工程概况50-52
• 5.1.2 项目所在地的自然条件52
• 5.1.3 设计理念与目的52-54
• 5.2 节能方案设计54-57
• 5.2.1 有利于利用太阳能的建筑设计54-55
• 5.2.2 利用太阳能的采暖设计55-56
• 5.2.3 利用太阳能的通风设计56
• 5.2.4 夏季遮阳设计56-57
• 5.2.5 结合相变蓄热材料57
• 5.3 项目设计计算及方案57-63
• 5.3.1 设计依据57-58
• 5.3.2 室内外设计计算参数58
• 5.3.3 太阳能系统功能、组成及设计58-63
• 5.3.4 控制策略63
• 5.5 软件模拟分析63-69
• 5.5.1 计算机采暖模拟64-67
• 5.5.2 计算机通风模拟67-69
• 5.6 工程图69-71
• 5.7 本章小结71-72
• 6 结论与展望72-74
• 6.1 结论72-73
• 6.2 展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78

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