太阳能通风结合相变墙体在夏热冬暖地区的应用研究

【摘要】：日趋严重的能源问题，促使人们迫切地寻找新的能源或者新的能源利用形式来代替常规能源。我国最新的节能法中有提到：“国家鼓励在新建建筑和既有建筑节能改造中使用新型墙体材料等节能建筑材料和节能设备，安装和使用太阳能等可再生能源利用系统”。本文就是基于对新型节能墙体材料和太阳能可再生资源的利用，提出了太阳能通风结合相变蓄能墙体的建筑节能方案。 自然通风技术是现代建筑节能中普遍采用的改善室内空气品质和降低空调能耗的重要技术手段，太阳能通风就是一种热压作用下的自然通风措施。利用太阳辐射加热烟囱内空气，为空气提供浮升力，促进烟囱系统的空气流动。相变材料在发生相变的过程中伴有大量能量吸收或释放，将其应用于建筑围护结构中，可以提高围护结构的蓄热能力，降低室内温度波动幅度，减少建筑物供暖、空调设备的运行时间，达到提高室内舒适度和节能的目的。 本课题结合夏热冬暖地区的气候特点，通过对广州室外温度、湿度、太阳辐射等气象参数进行计算分析，选取具有适当相变温度和潜热的相变材料，通过实验研究了房间使用Trombe墙体式太阳能烟囱和相变蓄能墙后对室内热环境的调节作用以及对负荷的削峰移峰效果。 实验表明，在广州3月~4月室外环境范围内，相变房的室内温湿度与普通房的室内温湿度相比，房间保持在一个较舒适的范围。昼夜温差减少了3.4℃，昼夜相对湿度差减少了11.7%，温度和湿度波动幅度均被减弱，最高温度到达的时间延迟了68min。相变房室内温度不舒适度IDCT较普通房降低了13.3%以上。由此可见，相变房室内的温度和湿度环境都得到了改善，提高了房间的热舒适性，可减少和转移房间空调负荷，具有“削峰填谷”的作用，节约了能源。 与普通房相比，相变房的室内墙体壁面最低温度提高了2℃，壁面温度与露点温度的最小差值也提高了2℃，表明相变蓄能墙提高了室内墙体壁面温度，增加了壁面温度与露点的差值，提高了防止房间结露的能力。 Trombe墙体式太阳能烟囱在白天具有良好通风效果，在8:00~18:00这段时间通风量在73.6m3/h~361.8m3/h之间，完全可以达到新风要求。 【关键词】：节能建筑 夏热冬暖 太阳能通风 相变墙体
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU834
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 研究背景及意义11-15
• 1.1.1 太阳能通风的基本特点12-14
• 1.1.2 相变蓄热的基本特点14-15
• 1.2 太阳能通风国内外研究现状15-18
• 1.2.1 太阳能通风国外研究现状15-17
• 1.2.2 太阳能通风国内研究现状17-18
• 1.3 相变材料与相变墙体国内外研究现状18-23
• 1.3.1 相变蓄热材料的研究现状19
• 1.3.2 相变蓄热材料与建筑材料的结合方式19-21
• 1.3.3 相变蓄能建筑墙体的研究现状21-23
• 1.4 现在研究存在问题23
• 1.5 本文主要研究内容及特色23-25
• 第二章 夏热冬暖地区气候特点分析25-35
• 2.1 太阳辐射特点26-28
• 2.2 全年室外温度特点28-31
• 2.3 全年室外相对湿度特点31-32
• 2.4 回南天及结露32-34
• 2.4.1 结露对建筑的危害32-33
• 2.4.2 结露原理33
• 2.4.3 防结露措施33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 太阳能通风与相变蓄热结合的方案设计35-48
• 3.1 太阳能通风机理35-42
• 3.1.1 风压作用下的自然通风35-36
• 3.1.2 热压作用下的自然通风36-39
• 3.1.3 太阳能强化通风机理39-42
• 3.2 相变蓄热墙体的传热数学模型42-43
• 3.3 影响建筑暖通空调系统能耗的因素43-44
• 3.4 太阳能通风的运行方案44-46
• 3.5 太阳能通风与相变蓄能结合的最优运行策略46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 相变蓄热材料的选择与性能研究48-59
• 4.1 相变蓄热材料的筛选48-52
• 4.1.1 相变蓄热材料选择条件48
• 4.1.2 相变蓄热材料的分类48-51
• 4.1.3 相变蓄热材料的选择51-52
• 4.2 相变蓄热材料的制备52-55
• 4.2.1 癸酸和月桂酸的热物性52-54
• 4.2.2 癸酸-月桂酸低共熔物的特点54-55
• 4.3 相变蓄热材料性能实验55-58
• 4.3.1 实验仪器55
• 4.3.2 实验方法55-57
• 4.3.3 实验结果分析57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 结合太阳能通风的相变蓄热房实验研究59-75
• 5.1 实验房间搭建59-62
• 5.2 实验测点布置62-63
• 5.3 过渡季节运行实验63-64
• 5.4 房间相变蓄能实验结果与分析64-69
• 5.4.1 室内外空气温度比较64-65
• 5.4.2 墙体温度比较65-67
• 5.4.3 相对湿度及露点比较67-68
• 5.4.4 室内空气焓值比较68-69
• 5.5 太阳能通风实验结果与分析69-72
• 5.5.1 太阳能烟囱空气通道温度场分析69-70
• 5.5.2 太阳能自然通风量70-72
• 5.6 建筑室内环境热舒适性评价72-73
• 5.7 本章小结73-75
• 第六章 结论与展望75-77
• 6.1 主要结论75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-84
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果84-85
• 致谢85-86
• 答辩委员会对论文的评定意见86

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