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基于形体要素的建筑太阳能采暖效率计算方法

太阳能学报 2022年第8期43卷 204-208页

作者：刘大龙薛文静杨竞立西安建筑科技大学建筑学院西安710055 中梁控股集团昆明公司昆明650000

为构建简便有效的基于建筑形体要素的太阳能采暖潜力评价方法,以额济纳旗、西安为例,开展西部太阳能采暖效率计算方法研究。将建筑高宽比、高长比、南向窗墙面积比作为太阳能采暖热利用关联紧密的形体要素,经过正交试验、动态能耗模拟... 详细信息

为构建简便有效的基于建筑形体要素的太阳能采暖潜力评价方法,以额济纳旗、西安为例,开展西部太阳能采暖效率计算方法研究。将建筑高宽比、高长比、南向窗墙面积比作为太阳能采暖热利用关联紧密的形体要素,经过正交试验、动态能耗模拟、数理统计分析等方法得到基于建筑形体要素的建筑太阳能采暖潜力函数。将该函数图形化表达发现增大建筑高宽比、南向窗墙面积比均能优化建筑太阳能采暖效率。给出在额济纳旗和西安提升建筑太阳能采暖效率的有效措施。该研究并非旨在取代动态模拟工具,而是为建筑设计初期构建一种简便的太阳能采暖设计的热性能分析方法。

关键词：太阳能采暖建筑节能潜力分析概念设计建筑形体

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太阳能采暖系统储热水箱体积匹配研究

太阳能学报 2020年第9期41卷 219-226页

作者：郭放张俊月田原杨旭东清华大学建筑技术科学系北京100084 赤峰和然节能科技股份有限公司赤峰024000 中国电建集团国际工程有限公司北京100048

以太阳能光热采暖系统的集热面积与储热水箱体积的匹配为研究对象,搭建基于小时级热量流动的太阳能采暖系统模型。基于此模型,对集热面积和储热体积匹配关系对系统运行效率、经济性及安全性的综合影响进行讨论。并以一个典型算例为例,... 详细信息

以太阳能光热采暖系统的集热面积与储热水箱体积的匹配为研究对象,搭建基于小时级热量流动的太阳能采暖系统模型。基于此模型,对集热面积和储热体积匹配关系对系统运行效率、经济性及安全性的综合影响进行讨论。并以一个典型算例为例,结合经济性分析方法,给出太阳能采暖系统最优集热面积和水箱体积的设计流程。研究表明:单位集热面积匹配储热体积的最优值并非是一个定值,而是与系统的总集热面积有很强的相关性。系统集热面积越大,单位集热面积对应的最优储热体积越大。相应地,系统的热损失也越大,单位集热面积的有效供热量越小。因此,需要从集热量与热损失2个方面综合权衡系统规模,并合理匹配储热体积,以保证系统运行的经济性和安全性。

关键词：太阳能太阳能采暖太阳热水系统设计储热水箱

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太阳能采暖有效保证率分析

太阳能学报 2019年第2期40卷 580-585页

作者：蒋婧刘艳峰王登甲刘加平西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 西安建筑科技大学建筑学院西安710055

现行规范给出的太阳能采暖保证率是基于连续稳定采暖,未考虑到被动得热引起的过热以及非连续采暖引起的无效用热等问题。因此不适合于间歇运行的太阳能采暖。据此提出兼顾被动有效得热和主动系统非连续供热的太阳能采暖有效保证率,并给... 详细信息

现行规范给出的太阳能采暖保证率是基于连续稳定采暖,未考虑到被动得热引起的过热以及非连续采暖引起的无效用热等问题。因此不适合于间歇运行的太阳能采暖。据此提出兼顾被动有效得热和主动系统非连续供热的太阳能采暖有效保证率,并给出计算方法。通过模拟分析,得到不同地区太阳能有效保证率的取值范围。相比于传统的太阳能保证率,在不同建筑热需求下,太阳能采暖有效保证率均有不同程度的提升,可实现有限太阳能资源最大化利用。

关键词：太阳能采暖资源分区集热量有效保证率

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昆明地区冬季利用太阳能采暖能耗分析

昆明地区冬季利用太阳能采暖能耗分析

作者：张牧云南师范大学

学位级别：硕士

昆明地区冬季昼夜温差大,夜间仍有一定的供暖需求,而昆明地区太阳能资源丰富,为使用太阳能采暖提供有利条件。因此,针对昆明地区冬季的气候特点开展利用太阳能实现建筑采暖的研究非常有必要性。此外,通过将太阳能与建筑采暖有机的结合,... 详细信息

昆明地区冬季昼夜温差大,夜间仍有一定的供暖需求,而昆明地区太阳能资源丰富,为使用太阳能采暖提供有利条件。因此,针对昆明地区冬季的气候特点开展利用太阳能实现建筑采暖的研究非常有必要性。此外,通过将太阳能与建筑采暖有机的结合,在提高室内热舒适性的同时达到节能减排的目的,这对于“双碳”目标的达成具有重要意义。基于此研究背景,本文在昆明地区设计并搭建了一套太阳能采暖系统,以空气源热泵为辅助热源,采用理论分析、实验测试和Polysun软件模拟相结合的研究方法对利用太阳能热水系统采暖建筑的能耗进行分析。在冬季(11月～2月)对该供暖系统的采暖特性以及影响因素进行实验测试以及模拟研究,主要研究内容如下:首先基于实验分析探究了影响室内热环境的因素,针对环境温度、室内供暖温度和供暖末端这三个主要影响因素进行对比分析,探究其对系统能耗的影响。结果表明:(1)在晴天、阴天和雨雪天不同的夜间环境温度下,室内采暖温度设定18℃,使用本文设计太阳能采暖系统,晴天夜间平均温度11℃左右条件下室内温度基本可以维持在18℃,在阴天夜间平均温度4℃下可以维持在16℃,基本可以满足人们对室内采暖的需求。在雨雪低温天气,室外温度2℃左右,虽无法满足预设采暖需求,但室内温度维持在12℃左右,一定程度改善了室内热环境。(2)当采用地板辐射采暖,室内供暖温度设定为18℃时,通过分析典型天气的实验数据得出:在晴天天气下夜间室外平均温度11℃时,热泵的供热量约占系统总供热量的31.1%;在阴冷天气下,当夜间室外平均温度4℃左右时,热泵负荷加大,此时热泵供热量达到总供热量的56.6%;在低温天气下,全天室外平均温度为2℃左右,夜间供暖几乎全部由热泵提供。(3)当采用地板辐射时,和散热器采暖相比,地板辐射采暖室内平均温度高出2.4℃左右,总体能耗更低。当采暖温度设定为18℃,在晴天夜间平均温度11℃左右时,使用散热器的能耗要比地板辐射采暖下高12.7%以上,在阴天夜间平均温度4℃下高27.4%。(4)晴天条件下,夜间平均环境温度11℃左右,通过实测计算得到室内热负荷,引入夜间环境温度与室内采暖设定值差值来描述实测热负荷的变化规律,拟合出实测热负荷Q随温差ΔT变化的经验公式为:Q=3.6015ΔT-30.5443ΔT+1048.8751(3＜ΔT＜14)其次,使用Polysun软件模拟,结合昆明市气象数据,根据实验房实际参数,搭建模拟系统模型,并利用晴天和阴天的实测数据对模型进行验证,误差在合理范围内。(1)通过软件对本套系统室内采暖温度设定为18℃时的运行情况进行评价:该系统运行良好,冬季平均太阳能保证率可达67.7%。(2)昆明地区冬季采用本采暖系统供暖,建筑保温较好前提下,室内采暖温度的边际效益点为19℃,若超过这一值系统耗电量会急剧增加,室内温度设定低于19℃是较为经济、环保的选择。(3)采暖末端使用地暖表现有较高的太阳能保证率,使用地暖比使用散热器更加节能,与实验所得结果相近。以1月份数据为例,地暖比散热器节能18.4%。(4)1月份室内采暖温度设定18℃,室外平均温度每降低1.41℃时,系统供热量将增加1000 k J,通过拟合得到供热量Q与夜间平均温度T关系为:Q=-707.8402T+20816.5986(4＜T＜13)

关键词：太阳能采暖空气源热泵散热器地板辐射 Polysun软件能耗

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太阳能采暖

建筑工人 1988年第4期 42-46页

作者：洪家栋

据有关资料统计,我国建筑使用期耗能占全国耗能的17.66%,其中主要能耗是生活用煤,包括采暖、厨房炊事等。近几年来,城乡建筑的大量兴建,用于采暖的燃料猛增,供应不足。因此,节约采暖常规燃料,开发利用新能源非常必要。我国地处北纬4°... 详细信息

据有关资料统计,我国建筑使用期耗能占全国耗能的17.66%,其中主要能耗是生活用煤,包括采暖、厨房炊事等。近几年来,城乡建筑的大量兴建,用于采暖的燃料猛增,供应不足。因此,节约采暖常规燃料,开发利用新能源非常必要。我国地处北纬4°～52°32′,有丰富的太阳能资源。如北京市,年太阳辐射量为130千卡/厘米~2,年日照时数2600～2800小时。利用太阳能采暖,即通过各种途径使建筑物尽可能多吸收并储存太阳热能,保持和提高室内所需要的温度,是一种现实而有效的方法。所谓太阳能

关键词：太阳能采暖建筑物日光间蓄热墙

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寒冷地区太阳能采暖波纹集热装置研究与应用

太阳能学报 2009年第6期30卷 749-752页

作者：李葆红吕宝亮大连交通大学电气信息学院大连116028 大连天地新能源有限公司大连116027

提出一种新型高效波纹墙体集热器,利用窗间墙制作集热装置,只集热、不蓄热,日照40min后就可使集热装置与室内形成温差,加速对流换热使室内获得更多热量,通过使用和测试取得良好的运行效果。采用新高效波纹集热器装置所收集的热能基本可... 详细信息

提出一种新型高效波纹墙体集热器,利用窗间墙制作集热装置,只集热、不蓄热,日照40min后就可使集热装置与室内形成温差,加速对流换热使室内获得更多热量,通过使用和测试取得良好的运行效果。采用新高效波纹集热器装置所收集的热能基本可满足我国寒冷地区院校、办公场所冬季白天采暖热负荷的需要。

关键词：波纹集热器太阳能采暖窗间墙温差循环被动太阳房加速对流

用于被动太阳能采暖适用技术选择的气候分区研究

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太阳能学报 2021年第6期42卷 234-242页

作者：杨婧刘艳峰陈耀文李勇周勇西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院西安710055 西部绿色建筑国家重点实验室西安710055

中国各地区气候差异较大,不同地区被动太阳能建筑适用的被动太阳能采暖技术类型各不相同,针对现有分区方法忽略室外温度波动对技术选择的影响,该文提出南向最冷月辐射温差比、采暖度日数和冬季室外温度日较差度日数三级指标,分别表征气... 详细信息

中国各地区气候差异较大,不同地区被动太阳能建筑适用的被动太阳能采暖技术类型各不相同,针对现有分区方法忽略室外温度波动对技术选择的影响,该文提出南向最冷月辐射温差比、采暖度日数和冬季室外温度日较差度日数三级指标,分别表征气候适宜性、采暖需求和冬季室外温度的波动差异。首先,以南向最冷月辐射温差比、采暖度日数作为一级和二级指标,对中国270个气象台站进行两级分区,排除不适宜利用地区和低需求地区。此外,考虑室外温度波动对不同被动技术应用效果的影响,以冬季室外温度日较差度日数作为三级指标,综合划分出不同适宜性、采暖需求及冬季室外温度波动差异的22个区域,有利于因地制宜选择适用的被动太阳能采暖技术类型。

关键词：被动太阳能建筑太阳能采暖气候采暖度日数温度波动分区

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主动太阳能采暖供水管流量规律研究

太阳能学报 2011年第9期32卷 1387-1390页

作者：王登甲刘艳峰王丽娟西安建筑科技大学西安710055

通过对集热器有效集热量、建筑热负荷、蓄热系统蓄热量、蓄热水箱损失以及蓄热水箱温度的理论分析,建立了太阳能采暖供水管流量数学模型,且分别在不同太阳辐射强度与不同建筑热负荷波动规律下进行模拟分析,得出蓄热水箱温度变化规律以... 详细信息

通过对集热器有效集热量、建筑热负荷、蓄热系统蓄热量、蓄热水箱损失以及蓄热水箱温度的理论分析,建立了太阳能采暖供水管流量数学模型,且分别在不同太阳辐射强度与不同建筑热负荷波动规律下进行模拟分析,得出蓄热水箱温度变化规律以及各种情况下采暖供水管流量变化规律。结果表明:蓄热水箱温度受太阳辐射强度波动规律影响较大,受建筑热负荷波动规律影响较小,其中蓄热水箱温度基本在30～70℃之间;太阳辐射强度相同,建筑热负荷越大所需采暖管流量也越大,流量最大、最小值分别可达到0.810、0.008kg/s;随着太阳辐射强度波动规律的增大,采暖管流量波动规律亦相应增大。

关键词：太阳能采暖蓄热温度流量

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太阳能地面采暖系统蓄热水箱容积分析

太阳能学报 2009年第12期30卷 1636-1639页

作者：刘艳峰王登甲西安建筑科技大学西安710055

通过分析太阳能采暖系统所需蓄热量与建筑热负荷、太阳能集热量日变化规律之间的关系,得出太阳能采暖系统所需蓄热水箱容积的理论算式。根据拉萨、银川、西宁、西安等地的太阳辐射强度及建筑热负荷的日变化规律,模拟得出系统所需蓄热量... 详细信息

通过分析太阳能采暖系统所需蓄热量与建筑热负荷、太阳能集热量日变化规律之间的关系,得出太阳能采暖系统所需蓄热水箱容积的理论算式。根据拉萨、银川、西宁、西安等地的太阳辐射强度及建筑热负荷的日变化规律,模拟得出系统所需蓄热量变化规律;并对各种蓄热温差下对应的蓄热水箱容积进行了模拟分析,结果表明:太阳能采暖系统所需蓄热量随太阳集热器的集热量与建筑热负荷之间的差值增大而增加;蓄热水箱容积随蓄热温差增大而减小,当蓄热水温达到80℃时,在各种地面采暖系统取水温度下,单位集热器面积所需蓄热水箱容积趋于相等。

关键词：太阳能采暖蓄热水箱热负荷集热量蓄热温度