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太阳能与相变储能复合技能对修建能耗特性剖析

来源:http://bkqpz.cn 责任编辑:环亚ag88手机版 2018-10-30 16:36

  太阳能与相变储能复合技能对修建能耗特性剖析

  于水[1] 冯国会[1] 王庆辉[2] 李威[1] 孙阳[1] 江向阳[1]

  (1沈阳修建大学市政与环境工程学院,辽宁 沈阳110168)
(2辽宁省建造科学研讨院,辽宁 沈阳110168)

  摘 要:可再生动力以及新式节能技能的开发及运用已成为学术界重视的重大问题,太阳能新风与相变储能复合技能的运用,不只能够下降修建能耗,并且能够改进修建环境的舒适性,它的研讨与开发关于动力的可继续运用具有重要的价值。经过树立以太阳能为热源的太阳能新风与相变地板房间,运用温度、暖流巡检仪以及便携式热舒适仪等设备对太阳能新风与相变地板房间与一般房间的温度、暖流、PPD—PMV等参数比照试验。剖析了冬季工况下太阳能新风与相变地板房间热特性,讨论太阳能新风以及相变储能技能对改进室内热环境,削减修建能耗的可行性。研讨标明,在相同的室外环境下,太阳能新风与相变地板房间的室内温度温度比一般房间高出1~2℃且温度动摇起伏小于一般墙房间,进步了室内的热舒适性。新式资料和技能的运用使得公共修建节能率低于50%。太阳能与相变复合技能为下降修建能耗和改进修建环境的热舒适性供给了新的办法。

  要害词:太阳能新风 相变地板 热特性 修建能耗

  因为社会经济的迅速发展,人们对修建环境的舒适性要求越来越高,使得修建能耗也越来越高,如安在不进步修建能耗一起进步修建环境的舒适性,乃至能够到达节能效果成为绿色修建的一个研讨方针。太阳能新风与相变储能复合技能的运用为下降修建能耗的一起改进修建环境的舒适性供给一种新的途径。

  1 太阳能新风体系

  太阳能新风体系又称为太阳墙体系,其本质上归于被动式太阳能体系,该体系运用了可再生动力——太阳能,使得修建与大自然一起呼吸,能够进步修建的热舒适性和下降修建能耗。冬季,太阳能新风体系认为修建供给新风,以及热量;夏日,能够避免太阳辐射发生的热量透过围护结构进入室内。太阳能新风体系有杰出的新风体系,特别关于密闭杰出的修建来说,冬季获取新风和坚持室内适合温度很难兼得,而该体系能够把预热的新鲜空气送入室内,处理了密闭杰出修建存在的问题;一起该体系还具有维护外墙、较高的经济效益等长处。

  2 相变地板

  在修建上,相变储能技能常选用的方式为在修建围护结构中参加相变资料,运用相变资料的特性进行储放能量,到达下降室内温度动摇,进步热舒适性等。相变地板是相变储能技能运用的一个方面,根据热源方式狭义上可分为有源和无源相变地板。无源相变地板的最大长处就是不耗费不行再生资源,只需一次性出资。此次试验地址的相变地板选用以聚乙烯树脂封装有机相变资料和混凝土直接混合的方式,该定形相变资料避免了与混凝土直接混合运用的不安稳性和相变资料走漏等缺陷,并且不会影响地板的承压才能,经过研讨封装后的相变资料和混凝土混合后安稳性和资料的热功能都根本不变[1]。

  3 实测剖析

  根据我国修建节能要求的第三阶段,公共修建节能率50%,辽宁省建造科学研讨院归纳试验楼节能改造工程首先呼应了我国修建节能要求,选用了多种新技能来下降修建能耗,和改进室内热环境,其间选用了具有可研讨性的太阳能新风和相变储能技能。
为断定选用的新技能对修建热环境和修建能耗的影响、以及客观的点评修建的热环境,试验选用了64路巡检仪测验体系和便携式热舒适仪等,测验和剖析了室内温度、暖流密度和热舒适性随时刻改动,以及断定了实践修建的围护结构的传热系数。此次试验选取了相变地板房间和一般地板房间、太阳能新风房间和无太阳能新风房间别离进行了比照试验。

  3.1 太阳能新风技能运用实测剖析

  太阳能新风体系是依托太阳辐射使空气取得热量,只要在被加热空气温度大于设定温度1℃时分,体系才能够发动,为室内供给新鲜热空气,所以其运用时刻是有限的。试验中体系的设定温度为19℃,太阳能新风口处空气温度如图1所示,能够看出在13:00~15:30,两个多小时内能够供给高于21℃的新鲜热空气,然后进步了室内的温度和空气的质量。经过图2太阳能新风启停随时刻的改动图(1代表发动,-1代表中止)能够看出13:00~15:30间太阳能新风是能够接连运转,一天内体系累计运转时刻能够到达3~4个小时。因为试验地址为改造工程,修建物朝向无法改动,所以试验房间的太阳墙板只能朝西装置,使得可取得的太阳光照时刻有限,关于南向装置的太阳墙板的效果将比实践测验的成果要好的多。


修建环境的热舒适性点评目标常选用猜测均匀点评PMV(Predicted Mean Vote)和猜测不满意百分比PPD(Predicted Percent Dissatisfied),ISO7730对PMV—PPD目标的推荐值在-0.5~+0.5之间,相当于人群中答应有10%的热感觉不满意[2]。因为实践条件的约束只能经过客观的测验来断定各项目标值。

  经过对太阳能新风房间和比照房间的热舒适值比较如图3和图4,能够看出太阳能新风房间的温度动摇比较小,最大温度动摇为2.25℃,均匀PMV值为0.29,均匀PPD为6.74%,而无太阳能新风房间的温度最大动摇为3.13,均匀PMV值为0.25,均匀PPD为7.07%,并且太阳能新风房间的均匀温度比比照房间的温度高出1~2℃,然后能够看出太阳能新风房间的热舒适性要好于比照房间的热舒适性,并且能够下降一部分修建热负荷。因为送风的风速较小,作业区处的风速简直为零,因而风速对室内的热舒适性的影响能够疏忽。


 

  3.2 相变储能技能运用实测剖析

  经过图5地板外表暖流密度随时刻的改动曲线和图6室内温度随时刻改动曲线能够看出相变地板外表暖流动摇比较大,主要在夜间1:30~5:00左右室外气温最低的时分呈现负值,即相变地板在室外和室内温度相对较低的时分向室内开释能量,使得室内温度改动的起伏比较小,进而进步了室内环境的热舒适性;而一般地板房间地上的暖流改动起伏比较小,并且一直是正值,即一般地板不能向室内开释能量。一起相变地板房间的室内温度比一般房间的温度高出1~2℃。



经过对相变地板房间和一般地板房间的热舒适性比较如图7和图8,能够看出相变地板房间的温度动摇比较小,最大温度动摇为1.94℃,均匀PMV值为0.13,均匀PPD为5.33%,而一般房间的最大温度动摇为2.52,均匀PMV值为0.27,均匀PPD为6.51%,然后能够看出相变地板房间的热舒适性要好于一般地板房间的热舒适性。



3.3 围护结构传热系数

  修建围护结构传热是房间冷热负荷和修建能耗的重要组成部分,一起其在保持安稳的室内热舒适性和完成修建节能方面起着要害的效果,其间外墙的热丢失约占45%,其余热丢失别离(约)为:房顶5%,地板3.5%,门窗传导20.5%,换气22%,所以需要在要点要搞好外墙的保温的一起选用新技能来进一步下降修建能耗和改进室内热环境。根据围护结构的表里外表温差以及内围护结构的暖流断定试验房间不同资料围护结构的实践传热系数( )如下表:

  
实践改造公共节能修建围护结构的传热系数是根据50%规划的,经过表1能够看出实践检测的围护结构传热系数要小于规划的围护结构的传热系数,也就是实践节能率将大于50%,一起室内的热舒适性也得到进步。

  4 定论

  (1) 太阳能新风体系能够进步了室内空气的质量和热舒适性, 太阳能新风房间比无太阳能新风房间的温度进步1~2℃,特别在日照足够的冬季,最高能够将室外空气加热到40℃左右。
(2) 无源相变地板仅需一次出资,即可在修建运用寿命内长时间收益,能够减小室内温度的动摇,在夜间最低气温时1:30~5:00为室内供给白日贮存的能量,进步了室内的热舒适性。
(3) 改造后的节能修建在舒适性上都满意了ISO7730对PMV—PPD目标的推荐值,不满意的人群低于10%,并且关于选用了新技能的房间的不满意人群百分比要低于未选用新技能的房间。
(4) 新式资料和技能的运用使得改造的节能修建的节能率大于50%。
相变储能和太阳能新风技能为处理下降修建能耗和进步室内热环境这一对立体供给了一个新的途径。

  参考文献

[1] 秦鹏华,杨睿,张寅平,林坤平. 定形相变资料的热功能[J].清华大学学报(自然科学版),2003,43(6):833-835
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[4] 曹广宇. 夜间通风相变墙房间热功能研讨[D] 沈阳修建大学 市政与环境工程学院,2005.
[5] 张寅平,胡汉平,孔祥冬,等.相变贮能—理论和运用[M].合肥:我国科技大学出版社,1996.
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Tsinghua University, 2001.
[7] Gulseren Baran, Ahmet Sari. Phase change and heat transfer characteristics of a eutectic mixture of palmitic and stearic acids as PCM in a latent heat storage system, Energy Conversion and Management, 2003,44: 3227~3246
[8] 陈友明,王盛卫.修建围护结构非安稳传热剖析新办法[M].北京:科学出版社,2004.

  (修改:xiaoyao)
 

  

   太阳能热特性修建能耗