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新疆严寒地区降低窗能耗理论与实验研究

新疆严寒地区降低窗能耗理论与实验研究

作者：齐典伟新疆大学

学位级别：硕士

本论文的研究内容是以国家自然科学基金研究项目“新疆地区节能住宅新型构造体系研究”(项目编号50768009)为基础,结合新疆地区在气候分区中跨越严寒地区和寒冷地区两个气候区,其中新疆严寒地区有着冬季漫长严寒,夏季炎热干燥,降水稀少... 详细信息

本论文的研究内容是以国家自然科学基金研究项目“新疆地区节能住宅新型构造体系研究”(项目编号50768009)为基础,结合新疆地区在气候分区中跨越严寒地区和寒冷地区两个气候区,其中新疆严寒地区有着冬季漫长严寒,夏季炎热干燥,降水稀少,相对湿度终年较低,气温年较差、日较差均较大,夜间温度远低于白天温度等特殊的气候条件。该地区建筑外围护结构的保温仍然是该区建筑节能关键,外围护结构中窗户的耗热量随着日益提高的节能标准在建筑总耗热量比例份额越来越高。针对如何降低新建建筑和既有建筑窗能耗的问题,本文从建筑技术出发,利用传热学、建筑热工、建筑构造等技术理论研究降低窗户传热系数的措施,提出“夜墙”和保温帘的概念,新建建筑窗户白天接受太阳得热,夜间利用“夜墙”保温达到建筑节能的目标;既有建筑改造换窗的成本高、阻力大实际情况可以采用保温帘实现降低窗能耗的目的。采用理论计算、实验论证、数字模拟分析和实例分析等手段有机的结合,得出围护结构保温层厚度增加节能贡献率降低,而窗户耗热量在建筑冬季采暖总能耗中随着节能目标的提升的上升趋势。研究了窗户内设置不同材料保温帘和保温板后窗户传热系数变化规律;窗户内不同位置设置保温帘后传热系数变化规律;提出了窗户内设置“夜墙”和保温帘的最优方案。利用Dest-h能耗软件计算模拟乌鲁木齐市一住宅楼得出:其它围护结构不变的前提下,当窗户的传热系数降低10%,建筑采暖能耗降低约5%。并得出新建建筑节能中“夜墙”使用和既有建筑中保温帘推广节能效益、经济效益和可行性。

关键词：建筑节能建筑采暖能耗 Dest-h能耗分析保温窗帘夜墙

严寒C区新型相变流体太阳能光热系统实验研究

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工程热物理学报 2023年第1期44卷 183-190页

作者：齐典伟张佳琦徐凤饶博闻李亚菲新疆大学建筑工程学院乌鲁木齐830046 同济大学机械与能源学院上海201800

本文基于严寒C区太阳能光热系统夏季集热器表面温度过高、冬季使用乙二醇工质效率降低的问题,研究团队配制一种适合严寒C区太阳能光热集热器的强化传热、限制基板温度的新型相变流体——乙二醇型相变悬浮微胶囊流体,利用扫描电镜(SEM)... 详细信息

本文基于严寒C区太阳能光热系统夏季集热器表面温度过高、冬季使用乙二醇工质效率降低的问题,研究团队配制一种适合严寒C区太阳能光热集热器的强化传热、限制基板温度的新型相变流体——乙二醇型相变悬浮微胶囊流体,利用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、液体导热仪(TC3100L)等仪器对新型相变流体的混合状态、相变潜热和导热系数等物性进行测量,得出物性适合严寒C区太阳能光热集热器的新型相变流体。搭建了基于相变流体的平板式太阳能光热系统实验台,研究测试了集热板表面温度、蓄热水箱温度及系统热效率,探究了不同体积浓度新型相变流体在太阳能光热系统对流换热、限温特性。研究结果表明:在测试工况下,相变材料浓度为5%的新型流体综合导热系数为0.410~0.413 W·m^(-1)·K^(-1),10%浓度为0.381~0.410 W·m^(-1)·K^(-1),均优于防冻液的0.366~0.406 W·m^(-1)·K^(-1),且冰点为-25℃,满足严寒C区太阳能集热器防冻要求。采用5%浓度新型相变流体工质与乙二醇工质两种系统相比,前者集热器基板表面温度降低了3℃,蓄热水箱水温提高了4℃,日均热效率相对升高了21.9%,10%浓度日均热效率相对升高了8.8%,5%浓度相变流体综合性能最佳。

关键词：太阳能集热系统新型相变流体导热系数对流换热热效率

夏热冬冷地区超低能耗建筑热工优化设计及负荷分析

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建筑科学 2017年第12期33卷 182-187页

作者：李峥嵘蒿玉辉赵群齐典伟张东凯同济大学上海201804

超低能耗建筑已在全世界范围内得到推广,德国超低能耗技术体系较为完整,而我国夏热冬冷地区还未有根据气候条件及用能特征建立起的适应于夏热冬冷地区的气候适应型超低能耗建筑采暖供冷技术路线。本文对夏热冬冷地区超低能耗建筑围护结... 详细信息

超低能耗建筑已在全世界范围内得到推广,德国超低能耗技术体系较为完整,而我国夏热冬冷地区还未有根据气候条件及用能特征建立起的适应于夏热冬冷地区的气候适应型超低能耗建筑采暖供冷技术路线。本文对夏热冬冷地区超低能耗建筑围护结构的优化设计进行了研究探索,利用EnergyPlus进行建模分析,通过正交试验设计方法,研究外窗、外墙、屋面传热系数对建筑供热负荷、制冷负荷及全年总负荷的影响,得出最优围护结构设计方案。结果表明,在外窗传热系数为2.0 W/(m^2·K),外墙和屋面的传热系数为0.2 W/(m^2·K)时,全年总负荷最低。本文的研究结果可为夏热冬冷地区超低能耗建筑围护结构的设计提供借鉴,亦可为夏热冬冷地区超低能耗建筑采暖供冷技术路线提供基础。

关键词： EnergyPlus 超低能耗建筑模拟正交试验围护结构

热管真空管太阳能集热器应用于乌鲁木齐地区集热性能的实验研究

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新疆大学学报（自然科学版） 2016年第4期33卷 486-490页

作者：张叶齐典伟邵宗义沈向东新疆大学建筑工程学院新疆乌鲁木齐830049 同济大学机械与能源学院上海201804 北京建筑大学供热供燃气通风及空调工程北京市重点实验室北京100044

文章分析和研究乌鲁木齐地区冬季供暖期,室外气象条件、集热器工质进口温度对热管真空管式太阳能集热器综合集热效率和工质出口温度的影响规律.结果表明,在乌鲁木齐冬季利用热管真空管太阳能集热器作为供暖热源时,集热器工质最佳体积流... 详细信息

文章分析和研究乌鲁木齐地区冬季供暖期,室外气象条件、集热器工质进口温度对热管真空管式太阳能集热器综合集热效率和工质出口温度的影响规律.结果表明,在乌鲁木齐冬季利用热管真空管太阳能集热器作为供暖热源时,集热器工质最佳体积流量为0.2 m^3/h;集热器有效集热量随太阳辐射强度增大呈线性增加趋势;热管真空管太阳能集热器的平均效率高达45%.

关键词：热管真空管太阳能集热器热性能实验研究乌鲁木齐

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空气渗透耗热量及供暖居住建筑节能问题分析

暖通空调 2008年第3期38卷 49-51,10页

作者：蒋国秀陈盾齐典伟刘敏新疆大学新疆矿务局设计院

分析了供暖居住建筑按换气次数法确定的空气渗透量与室内最小新风量标准的差异。随供暖期室外平均温度的降低和人均居住建筑面积的减少,空气渗透耗热量在建筑物耗热量中占较大的份额。认为节能标准应根据各地区的气候条件等因素有所差别... 详细信息

分析了供暖居住建筑按换气次数法确定的空气渗透量与室内最小新风量标准的差异。随供暖期室外平均温度的降低和人均居住建筑面积的减少,空气渗透耗热量在建筑物耗热量中占较大的份额。认为节能标准应根据各地区的气候条件等因素有所差别,对于供暖期室外平均温度较低的地区,在有限提高围护结构保温性能的同时,应将空气热回收作为供暖居住建筑节能的重要措施。

关键词：供暖居住建筑空气渗透耗热量节能方法节能标准

北方农村地区火墙兼生活热水系统应用实验研究

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科技通报 2015年第5期31卷 146-149,153页

作者：吴雨婷王万江齐典伟新疆大学建筑工程学院乌鲁木齐830047 新疆建设职业技术学院建筑学院乌鲁木齐830026

火墙系统包括炉灶(或火炉)、火墙、烟囱,作为一种建筑传统供暖系统,近年来,依然是新疆大部分农村地区民居采用的主要供暖形式。目前使用的火墙,建造多以经验为指导,性能参差不齐,普遍存在排烟温度高,能耗大,能源利用率低的缺点。本文针... 详细信息

火墙系统包括炉灶(或火炉)、火墙、烟囱,作为一种建筑传统供暖系统,近年来,依然是新疆大部分农村地区民居采用的主要供暖形式。目前使用的火墙,建造多以经验为指导,性能参差不齐,普遍存在排烟温度高,能耗大,能源利用率低的缺点。本文针对上述缺点,提出了供暖火墙兼生活热水系统,即在原有火墙中加入了生活热水加热铜盘管。在不同室外温度下,满足室内热舒适性条件下,对该系统的能源利用率进行了实验研究并与传统火墙进行了对比。实验结果表明,供暖火墙兼生活热水系统的新式火墙能在保证室内热舒适性的同时又可以用烟气加热生活用水,降低了排烟温度,明显提高能源利用率,具有现实的推广和深入研究的意义。

关键词：火墙生活热水能源利用率

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太阳能供暖用新型流体制备及导热性能测试

科学技术与工程 2023年第6期23卷 2573-2578页

作者：张佳琦齐典伟徐凤李亚菲新疆大学建筑工程学院乌鲁木齐830046

严寒、寒冷地区液体型集热器应用时需考虑防冻性能,工程常使用乙二醇型防冻液作为循环工质。但其导热系数仅为水的60%,集热循环过程中防冻液与太阳能集热器基板传热不充分导致基板过热和集热热损过大。为解决上述问题,通过乙二醇型防冻... 详细信息

严寒、寒冷地区液体型集热器应用时需考虑防冻性能,工程常使用乙二醇型防冻液作为循环工质。但其导热系数仅为水的60%,集热循环过程中防冻液与太阳能集热器基板传热不充分导致基板过热和集热热损过大。为解决上述问题,通过乙二醇型防冻液及相变材料配制不同浓度的传热蓄热流体(heat transfer and heat storage fluid, HTHSF),在考虑防冻的基础上,以增加HTHSF综合导热系数为目的,通过瞬态热线法实验研究HTHSF相变过程中导热系数的变化规律。结果表明:当温度升高或浓度减小时载流体导热系数增大。配制的HTHSF呈水基溶液的特性,在单一相时导热系数与温度呈正比关系,相变使得导热系数有所减小。寒地太阳能供暖用新型HTHSF 10%、冰点-20℃时性能较好,此外拟合公式与实测数据误差在0.5%以内。

关键词：太阳能供暖综合导热系数瞬态热线法热功能流体

跨季蓄热多方式可调节供暖系统的模拟分析及可行性研究

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可再生能源 2021年第3期39卷 333-339页

作者：史静毅王万江齐典伟郭旭张雪娇新疆大学建筑工程学院新疆乌鲁木齐830047 新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047

针对太阳能跨季蓄热量利用不充分的问题,提出了一种多方式可调节供暖系统模型,利用温差控制原理实现系统供暖方式的自动转换。以乌鲁木齐地区某公共建筑为例,采用TRNSYS动态模拟软件对多方式可调节供暖系统进行了全年运行分析。结果表明... 详细信息

针对太阳能跨季蓄热量利用不充分的问题,提出了一种多方式可调节供暖系统模型,利用温差控制原理实现系统供暖方式的自动转换。以乌鲁木齐地区某公共建筑为例,采用TRNSYS动态模拟软件对多方式可调节供暖系统进行了全年运行分析。结果表明:15100 m^(3)的蓄热基坑体积与6040 m^(2)的集热器面积恰好匹配;在非供暖期蓄热基坑内储存的7528.11 GJ热量可承担85.06%的建筑热负荷,剩余的14.94%由电能供给;在相同建筑热负荷的情况下,与传统供暖系统相比,采用多方式可调节供暖系统可节省标准煤256.84 t、天然气211520.09 m^(3);整个采暖期内的平均太阳能保证率可达到73%。

关键词：太阳能供暖供暖运行策略跨季节蓄热 TRNSYS 模拟

严寒C区装配式低能耗建筑太阳能供暖系统实验研究

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建筑节能（中英文） 2022年第10期50卷 93-99页

作者：张佳琦齐典伟新疆大学建筑工程学院乌鲁木齐830000 同济大学机械与能源学院上海210084

新疆地区具有丰富的太阳能资源,年日照时数为2500~3500 h,年辐射总量达5430~6670 MJ/m^(2),在建筑领域“双碳”背景下,有效利用太阳能是解决该地区建筑领域节能降碳的主要途径。在建筑能耗标准大幅降低的趋势下,严寒地区大热惰性、高延... 详细信息

新疆地区具有丰富的太阳能资源,年日照时数为2500~3500 h,年辐射总量达5430~6670 MJ/m^(2),在建筑领域“双碳”背景下,有效利用太阳能是解决该地区建筑领域节能降碳的主要途径。在建筑能耗标准大幅降低的趋势下,严寒地区大热惰性、高延迟时间的建筑为使用太阳能供暖系统提供了可行的基础。通过严寒地区低能耗建筑采用不同热惰性围护结构和延迟时间的计算、实测与数值模拟,将太阳能供暖系统的产热蓄热、启动时间与上述特性精确匹配,同时控制策略考虑最大限度使用峰谷电价,大幅降低了供暖系统的电加热运行时间。以k外墙=0.19 W/(m^(2)·K)、k外窗=0.80 W/(m^(2)·K)的低能耗建筑为例,实现优化策略比前期节约43.05%能源,电加热启动时间比前期少40.51%,平均节省电能21.1 kW·h/(m^(2)·a),折合标煤6.752 kg/(m^(2)·a),减碳量4.59 kg/(m^(2)·a),呈现出良好的经济效益和环境效益,为严寒C区低能耗建筑太阳能供暖设计运行提供了基础参考。

关键词：主被动太阳能供暖系统围护结构热惰性延迟时间运行策略能耗