拉萨市太阳能建筑间歇采暖负荷特性研究

【摘要】：被动式太阳房是一种经济、有效的利用太阳能采暖的建筑,是太阳能热利用的一个重要领域。但是单独的采用被动技术无法满足人们热舒适要求,尤其是在阴天和夜间,因此还必须借助于主动式采暖系统进行供热。而传统的采暖都是连续采暖,这样在某些时刻房间过热,造成能源的浪费。本文主要针对拉萨市被动太阳房,分析研究太阳能建筑间歇采暖负荷特性。 本文采用理论分析和计算机模拟相结合的方法研究直接受益式和附加阳光间式被动太阳房间歇采暖负荷特性。首先建立两种被动太阳房与间歇采暖耦合下的房间热工控制模型,通过对热工方程组进行的分析,找到影响两种被动太阳房间歇采暖负荷特性的主要影响因素,分析这些因素与热负荷之间相互依存关系;然后利用数值模拟的方法对拉萨市被动太阳房间歇采暖热负荷进行动态模拟,分析研究主要影响因素,如围护结构热惰性以及太阳房基准温度等对室内热环境以及热负荷特性的影响规律;最后与两种连续采暖进行对比,分析研究保证全天热舒适间歇采暖模式下的热负荷特性。 研究得出的主要结论有: 1)对于直接受益式被动太阳房:保温方式对设计负荷修正系数影响的差异性很小。基准温度为14℃时,在内外保温方式下,建筑间歇采暖(工况1)峰值负荷指标分别为21.2W/m2和20.8W/m2,相对于考虑太阳辐射的连续采暖(工况2)设计负荷指标修正系数均为0.35;在保温方式相同的情况下,基准温度越小,工况1相对于工况2的修正系数越小。对于外保温,建筑在14℃和16℃两种基准温度下的间歇采暖峰值热负荷指标分别为20.8W/m2,27.2W/m2,相对于工况2的修正系数分别为0.35和0.50。 2)对于附加阳光间式太阳房:保温方式对设计负荷修正系数影响的差异性很小。基准温度为14℃时,在内外保温方式下,工况1的峰值负荷指标分别为16.1W/m2和16.0 W/m2,工况1相对于工况2的修正系数均为0.30;在保温方式相同的情况下,基准温度越高,工况1的峰值热负荷指标相对于工况2的设计热负荷指标的修正系数越小。对于外保温,建筑在14℃和16℃两种基准温度下的间歇采暖峰值热负荷指标分别为16.0W/m2和15.8W/m2,相对于工况2的修正系数分别为0.30和0.22。 3)对于两种被动太阳房,工况1峰值负荷指标与不考虑太阳辐射的连续采暖的设计负荷指标基本相当,本文推荐两者相等。 本研究给出了太阳能建筑保证全天热舒适间歇采暖的设计负荷修正系数、热负荷变化规律以及建筑热负荷面积指标,研究结果将为太阳能建筑间歇采暖设计、系统运行以及负荷估算等提供参考依据。 【关键词】：直接受益式被动太阳房 附加阳光间式被动太阳房 间歇采暖 热负荷
【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】：2011
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 我国采暖能耗现状12-13
• 1.2 被动太阳房概述13-15
• 1.3 间歇采暖概述15-16
• 1.4 太阳能建筑与间歇采暖研究现状16-21
• 1.4.1 国外研究现状16-18
• 1.4.2 国内研究现状18-21
• 1.5 尚存在的问题21-22
• 1.6 本文研究内容和研究意义22-23
• 1.6.1 研究内容22-23
• 1.6.2 采取的措施23
• 1.6.3 研究意义23
• 1.7 小结23-24
• 2 被动太阳房与间歇采暖耦合热过程数学模型24-44
• 2.1 直接受益式被动太阳房与间歇采暖耦合热过程数学模型24-33
• 2.1.1 围护结构内壁面热平衡方程组的建立24
• 2.1.2 家具墙热平衡方程的建立24-25
• 2.1.3 内壁面热平衡方程组中各项的处理25-31
• 2.1.4 室内空气热平衡方程的建立31-32
• 2.1.5 间歇采暖动态热负荷数学模型的建立32-33
• 2.1.6 间歇采暖负荷特性影响因素分析33
• 2.2 附加阳光间式被动太阳房与间歇采暖耦合热过程数学模型33-43
• 2.2.1 阳光间围护结构内表面热平衡方程组的建立33-36
• 2.2.2 阳光间室内空气热平衡方程的建立36-37
• 2.2.3 房间围护结构内表面热平衡方程组的建立37-39
• 2.2.4 房间室内空气热平衡方程的建立39-40
• 2.2.5 相关问题的解决40-43
• 2.2.6 间歇采暖负荷特性影响因素分析43
• 2.3 小结43-44
• 3 建筑模型的建立44-59
• 3.1 建筑模型的建立44-46
• 3.2 围护结构热工设置46-48
• 3.3 能耗软件的选择和验证48-51
• 3.3.1 能耗软件的选择48-49
• 3.3.2 能耗软件的验证49-51
• 3.4 气象数据的选择51-52
• 3.5 室内热扰的设置52-56
• 3.5.1 人员热扰的设置53-54
• 3.5.2 灯光热扰的设置54-55
• 3.5.3 设备热扰的设置55-56
• 3.6 空气渗透量的计算56
• 3.7 设计温度和采暖系统的确定56-57
• 3.7.1 基准温度和设计温度的确定56-57
• 3.7.2 采暖系统的确定57
• 3.8 典型日的选择57-58
• 3.9 小结58-59
• 4 直接受益式被动太阳房间歇采暖负荷特性研究59-78
• 4.1 间歇采暖调节期和间歇期的确定59-64
• 4.1.1 典型房间基础室温模拟分析59-61
• 4.1.2 保温方式对室内热环境的影响规律61-62
• 4.1.3 调节期和间歇期的确定62-64
• 4.2 围护结构热惰性对间歇采暖负荷特性的影响规律64-71
• 4.2.1 保温方式对房间温度和房间热负荷的影响规律65-67
• 4.2.2 保温方式对间歇采暖设计负荷的影响规律67-71
• 4.3 房间基准温度对间歇采暖负荷特性的影响规律71-76
• 4.3.1 基准温度对房间温度和房间热负荷的影响规律71-72
• 4.3.2 基准温度对间歇采暖设计负荷的影响规律72-76
• 4.4 小结76-78
• 5 附加阳光间式被动太阳房间歇采暖负荷特性研究78-97
• 5.1 对流换热对室内热环境的影响规律78-82
• 5.1.1 隔墙门窗开启特性的研究79-81
• 5.1.2 对流换热对室内热环境的影响规律81-82
• 5.2 间歇采暖调节期和间歇期的确定82-84
• 5.3 围护结构热惰性对间歇采暖负荷特性的影响规律84-90
• 5.3.1 保温方式对房间温度和房间热负荷的影响规律85-86
• 5.3.2 保温方式对间歇采暖设计负荷的影响规律86-90
• 5.4 房间基准温度对间歇采暖负荷特性的影响规律90-95
• 5.4.1 基准温度对房间温度和房间热负荷的影响规律91-92
• 5.4.2 基准温度对间歇采暖设计负荷的影响规律92-95
• 5.4 小结95-97
• 6 结论97-100
• 6.1 研究结果97-99
• 6.2 论文进一步研究99-100
• 致谢100-101
• 参考文献101-105
• 研究生阶段发表论文105-106
• 主要参与的科研项目106

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