管杆搁栅式太阳能空气集热系统与建筑一体化设计研究

【摘要】： 能源是发展国民经济和提高人民生活水平的重要物质基础。在我国,有限的能源资源承载着巨大的人口和环境压力。随着我国经济的发展,建筑能耗占社会总能耗的比重越来越大,太阳能这种可再生能源在建筑中的应用就成为解决我国能源和环境问题的一个重要举措。如何使太阳能与建筑更好的结合从而得以推广应用,是本文要解决的根本问题。 世界范围太阳能光热发展形势喜人,尤其利用太阳能提供生活热水成为最具有发展市场和潜力巨大的行业。但是同样是太阳能光热利用重要方面的空气热利用市场却冷冷清清无人问津。 本文从太阳能空气热利用的角度出发,对几种常用的太阳能空气热利用系统:特朗布墙体、OM太阳能系统、太阳墙系统的技术现状进行了分析,并总结了相应的设计原则。根据太阳能空气热利用的特点及我国现有的一种建筑装饰构件,设计了一种新型的具有装饰功能的管杆搁栅式太阳能空气集热系统,对该集热系统从材料、吸收涂层、系统控制进行了细致的选择和设计,总结出该集热系统的集热热效率和集热性能的公式及计算方法,并进行了实例计算。总结了太阳能建筑设计的主要原则,找出适合我国光热利用建筑一体化方法。以天津地区一栋集合住宅和一栋小型公建为例进行了新型管杆搁栅式空气集热系统与建筑的一体化设计。 本文所进行的新型集热系统设计为太阳能空气热利用与建筑一体化设计提供了一条新思路,有利于提高建筑室内的热舒适性,减少建筑的能耗和对环境的污染。 【关键词】：太阳能 空气热利用 管杆搁栅式集热器 建筑 一体化设计方法
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TU18
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-24
• 1.1 能源形势与太阳能利用8-9
• 1.2 太阳能建筑的发展历程9-12
• 1.3 太阳能建筑规划设计原则12-17
• 1.3.1 地形对太阳能建筑的影响12
• 1.3.2 建筑朝向对太阳能建筑的影响12-15
• 1.3.3 日照间距对太阳能建筑的影响15-16
• 1.3.4 主导风向对太阳能建筑的影响16
• 1.3.5 植被种植对太阳能建筑的影响16-17
• 1.4 太阳能建筑单体设计原则17-18
• 1.4.1 建筑体型设计17
• 1.4.2 平面布局设计17-18
• 1.4.3 确定合适的窗墙比18
• 1.5 集热构件与建筑的集成方式18-22
• 1.5.1 与平屋面集成的设计原则19-20
• 1.5.2 与坡屋面集成的设计原则20
• 1.5.3 与立面集成的设计原则20-21
• 1.5.4 与阳台栏板集成的设计原则21
• 1.5.5 与女儿墙、坡檐集成的设计原则21-22
• 1.6 问题的提出22-24
• 1.6.1 一种建筑装饰构件22
• 1.6.2 太阳能空气集热器的特点22-23
• 1.6.3 管杆搁栅式太阳能空气集热器23-24
• 第二章 太阳能空气热利用与建筑一体化的技术现状和设计方法分析24-38
• 2.1 特朗布墙体的技术特点及基本设计原则24-28
• 2.1.1 特朗布墙体形式及发展24-26
• 2.1.2 特朗布墙体工作原理26-27
• 2.1.3 特朗布墙设计原则27-28
• 2.2 OM 太阳能系统的技术特点及基本选用原则28-31
• 2.2.1 OM 系统的技术特点29-30
• 2.2.2 OM 系统的设计原则30-31
• 2.3 太阳墙系统技术特点及基本选用原则31-36
• 2.3.1 系统组成31-32
• 2.3.2 系统原理32-33
• 2.3.3 系统特点33
• 2.3.4 系统设计原则33-36
• 2.4 现有空气热利用系统原理对新型集热器设计的借鉴36-38
• 2.4.1 传热介质的选择36
• 2.4.2 夏季通风降温原理选择36-37
• 2.4.3 热空气的收集、输送和能量的存储37-38
• 第三章 与建筑一体化的管杆搁栅式太阳能空气集热系统设计38-63
• 3.1 管杆搁栅装饰系统的现状分析38-40
• 3.1.1 管杆搁栅装饰系统的应用位置及应用状况分析39
• 3.1.2 管杆搁栅自身的特点及与太阳能结合的可能性39-40
• 3.2 管杆搁栅式集热器设计分析40-52
• 3.2.1 与建筑一体化的管杆搁栅式太阳能空气集热器设计40-42
• 3.2.2 集热器出风口控制设计42-43
• 3.2.3 集热器材料选择43-46
• 3.2.4 集热器表面涂层选择46-49
• 3.2.5 集热器管间距及倾斜角度的确定原则49-52
• 3.3 管杆搁栅式集热器集热效率计算52-63
• 3.3.1 集热器有效利用能52-54
• 3.3.2 集热器热迁移因子和流动因子54
• 3.3.3 集热器设计及效率计算54-57
• 3.3.4 倾斜面的太阳能辐射计算57-58
• 3.3.5 辅助风机功率计算58-63
• 第四章 管杆搁栅式太阳能空气集热系统与建筑一体化方案设计63-68
• 4.1 与住宅建筑一体化设计63-65
• 4.1.1 建筑基本形式63
• 4.1.2 建筑立面设计63-64
• 4.1.3 集热器的选用与面积及集热性能64-65
• 4.2 与小型公建一体化设计65-68
• 4.2.1 建筑基本形式65
• 4.2.2 立面形式65-66
• 4.2.3 集热器的选用与面积及集热性能66-68
• 结语68-76
• 参考文献76-79
• 发表论文和科研情况说明79-80
• 致谢80

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