太陽(yáng)能空氣集熱模塊的熱過(guò)程優(yōu)化分析.pdf

1、太陽(yáng)能空氣集熱器是一種經(jīng)濟(jì)、有效地利用太陽(yáng)能進(jìn)行采暖的太陽(yáng)能利用設(shè)備，與建筑集成的太陽(yáng)能空氣集熱器通常稱之為太陽(yáng)能空氣集熱建筑模塊(以下簡(jiǎn)稱集熱模塊)。 目前太陽(yáng)能空氣集熱模塊存在熱效率偏低、夏季過(guò)熱、與建筑的集成度不高等問(wèn)題，影響了安裝集熱器的建筑在冬、夏季的室內(nèi)熱舒適性及其建筑立面效果，制約了其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)學(xué)者都將研究重點(diǎn)集中在單體集熱器的熱性能優(yōu)化方面，而對(duì)集熱器在全年工況下的運(yùn)行效果

2、及集熱器與建筑集成技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)方面的研究甚少。 本研究源于“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目：可再生能源與建筑集成技術(shù)的研究與示范”課題4-太陽(yáng)能集熱建筑模塊的研究與開(kāi)發(fā)，針對(duì)集熱模塊的熱效率、間層內(nèi)空氣循環(huán)特性、集成模式等問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，經(jīng)過(guò)近1年多的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，得到的創(chuàng)新性研究成果如下： 1)基于空氣集熱模塊的基本形式，從兼顧提高冬季采暖性能和降低夏季過(guò)熱的思路出發(fā)，開(kāi)發(fā)出了適用于全年工況下帶空氣間層

3、分隔板的開(kāi)孔平板型(孔徑5mm，孔間距15mm)集熱模塊。這種優(yōu)化的集熱模塊是通過(guò)比較分析實(shí)心平板、不同孔徑的開(kāi)孔平板以及不同流通路徑對(duì)集熱模塊熱效率影響而得到的，較傳統(tǒng)的實(shí)心平板型集熱模塊，優(yōu)化模塊形式，集熱效率提高了50％。夏季降溫方式為：通過(guò)玻璃蓋板上端的風(fēng)機(jī)將室外空氣經(jīng)邊框下端開(kāi)口引入間層，帶走集熱模塊內(nèi)熱量，并將高溫空氣排至室外，降低集熱模塊的過(guò)熱度。通過(guò)本研究開(kāi)發(fā)的集熱模塊熱效率可達(dá)75％以上，夏季安裝集熱模塊區(qū)域南墻冷負(fù)荷

4、為悶曬工況的12.5％。 2)在熱性能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)開(kāi)孔平板型集熱模塊形式建立了理論計(jì)算模型，對(duì)集熱模塊的材料及間層厚度等進(jìn)一步進(jìn)行了優(yōu)化方案的分析并對(duì)冬季采暖效果進(jìn)行了預(yù)測(cè)。計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)優(yōu)化集熱模塊長(zhǎng)寬比為6、內(nèi)外側(cè)空氣間層厚度比為3、太陽(yáng)輻射照度>230W/m2時(shí)，其供熱量可以滿足節(jié)能65％南向房間的建筑熱負(fù)荷需求，相當(dāng)于在大連地區(qū)的室外氣候條件下一棟6層4單元、每戶帶有2間南向房間的住宅建筑一個(gè)采暖期可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)