季節(jié)性儲能技術在低能耗建筑中的應用研究.pdf

1、當今世界，能源問題已經(jīng)成為人們日益關注的熱點問題。而建筑能耗在整個社會能耗中所占的重大比例，使建筑節(jié)能成為世界建筑界面臨的一個緊迫問題。如何降低建筑能耗已成為建筑界亟待解決的課題。在這個背景下，季節(jié)性儲能技術為緩解上述矛盾開拓了重要的領域。到目前為止，針對該方面的研究并不充分，尤其是對于地埋儲能水箱散熱特性的研究。
　　本文以南京地區(qū)某一連棟別墅為研究對象，采用能耗模擬軟件對其進行了全面的建模與模擬;建立了地埋儲能水箱的物理模型以

2、及數(shù)學模型，從理論上分析了儲能水箱地下?lián)Q熱的特性;運用伽遼金法來推導建立了二維瞬態(tài)溫度場求解方程;利用有限元軟件ANSYS對該別墅的幾種保溫層厚度圓柱體地埋儲冷水箱和儲熱水箱分別進行了模擬;并分別對3種不同容積和3種不同儲存溫度的圓柱體儲熱水箱進行了模擬分析與對比。模擬研究得到如下結果:
　　(1)該連棟別墅建筑空調供冷的能量為75518 kWh，供熱的能量為62932kWh，冷熱量之比為1.2∶1，供冷量偏大;根據(jù)冷熱量設計出:

3、儲冷水箱容積3082m3，半徑8m，儲熱水箱容積2345m3，半徑7.5m;
　　(2)保溫層厚度對儲能水箱的影響:對于儲冷水箱，初始水溫3℃，儲存時間4個月，為了保證最終水溫不高于空調新風進水溫度7℃，則保溫層厚度采用0.7m，如果保溫層厚度減小到0.1m，則最終水溫最高溫度為11.5℃，此時可以利用熱泵提高其溫度至空調末端毛細管供水溫度18℃;對于儲熱水箱，初始水溫50℃，儲存時間3個月，為了保證最終水溫不低于空調末端毛細管供

4、水溫度32℃，則保溫層厚度采用0.1m;
　　(3)水箱熱損失模擬情況:儲冷水箱和儲熱水箱內部水溫沿徑向變化越來越明顯，對于儲冷水箱，徑向距水箱中心4m，6m，7m處的溫度變化幅度分別為0.14℃，0.74℃，1.67℃;對于儲熱水箱，徑向距水箱中心3m，5m，6m處的溫度變化幅度分別為0.17℃，2.01℃，7.01℃。因此，設計水箱時，在靠近水箱邊緣處設置一個圓柱形多孔板隔層，有助于減少徑向傳熱;
　　(4)水箱周圍土壤

5、溫度變化情況:距水箱壁0.3m處土壤溫度變化幅度為3.6℃，4m處變化幅度為0.36℃，因此距水箱壁4m以外的土壤溫度可以看作不變的，這正驗證了在距水箱壁4m處設為絕熱邊界的假定;
　　(5)不同工況下儲熱水箱模擬情況:在同樣的保溫層厚度下，當儲熱水箱的容積為1000m3、2000m3、3000m3時，初始水溫50℃，經(jīng)過3個月的儲存，其水箱中熱水最終溫度變化幅度分別為17.6℃、16.6℃、15.4℃，發(fā)現(xiàn)，儲存容積越大，溫降越