基于我國西北嚴(yán)寒地區(qū)非集中式供暖的農(nóng)村住宅存在采暖能耗過高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題,本文提出了一種淺層地?zé)崧?lián)合太陽能集熱墻系統(tǒng),該系統(tǒng)是在被動式太陽房的基礎(chǔ)上聯(lián)合淺層地?zé)崮艿囊环N新型應(yīng)用形式,一方面利用太陽能集熱墻系統(tǒng)提高或降低室內(nèi)溫度,另一方面是利用地下室對上部房間內(nèi)的熱量進(jìn)行蓄調(diào),提高室內(nèi)的熱舒適性。本文選用現(xiàn)場測試和數(shù)值模擬方法對淺層地?zé)崧?lián)合太陽能集熱墻系統(tǒng)運行工況進(jìn)行研究,以新疆省石河子市石河子大學(xué)試驗場1連的被動式太陽能試驗房為對象,研究測試其最優(yōu)供暖通風(fēng)運行模式。另外,選取了一幢與該試驗房一層建筑面積、結(jié)構(gòu)、布局相同的普通農(nóng)宅作為對照房進(jìn)行相應(yīng)的熱工參數(shù)測試。夏季,對比分析了3種通風(fēng)模式和3種通風(fēng)時間的降溫效果。試驗結(jié)果表明:采用淺層地?zé)崧?lián)合太陽能集熱墻系統(tǒng)的通風(fēng)模式C3的室內(nèi)平均溫度明顯優(yōu)于其它模式,平均溫度降低了2.64℃;通風(fēng)時間為12 h的C5模式,其被動降溫效果優(yōu)于其他兩種模式,且隨著通風(fēng)時間的延長,被動降溫效果出現(xiàn)下降的趨勢。冬季,對比分析了3種供暖模式、不同天氣狀況(晴天、陰天)下的供暖效果。試驗結(jié)果表明:采用淺層地?zé)崧?lián)合太陽能集熱墻系統(tǒng)的供暖模式C8的供暖效果優(yōu)于其他模式;晴天時,試驗房室內(nèi)溫度基本維持在9.4~13℃,且白天室內(nèi)溫度有5 h≥12℃,基本滿足了該地區(qū)農(nóng)村住宅冬季對供暖的需求;陰天時,試驗房全天室內(nèi)溫度變化平穩(wěn),基本維持在4.3℃左右;當(dāng)室外天氣狀況為晴天且空氣質(zhì)量指數(shù)(air quality index,AQI)符合二級標(biāo)準(zhǔn)限值時,試驗房在采暖期內(nèi)10月、11月、及次年的3月、4月,可僅依靠淺層地?zé)崧?lián)合太陽能集熱墻系統(tǒng)滿足室內(nèi)溫度的要求,節(jié)能效果顯著。同時,利用數(shù)值計算方法對淺層地?zé)崧?lián)合太陽能集熱墻系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了增設(shè)地下室對太陽能試驗房冬夏季供暖通風(fēng)效果的影響和太陽能集熱墻上、下通風(fēng)口和地下室頂板通風(fēng)口開啟時間對系統(tǒng)運行效果的影響。數(shù)值模擬的結(jié)果表明:淺層地?zé)崧?lián)合太陽能集熱墻系統(tǒng)供暖通風(fēng)效果優(yōu)于太陽能集熱墻系統(tǒng);建議嚴(yán)寒地區(qū)新疆農(nóng)村住宅采用淺層地?zé)崧?lián)合太陽能集熱墻系統(tǒng)的被動式太陽房集熱墻上、下通風(fēng)口和地下室頂板通風(fēng)口適合在12:00-13:00左右開啟運行、在下午18:00-19:00左右關(guān)閉,并且地下室頂板通風(fēng)口應(yīng)在晚上0:00-8:00時間段維持開啟狀態(tài)。本研究為新疆嚴(yán)寒地區(qū)農(nóng)村應(yīng)用淺層地?zé)崧?lián)合太陽能集熱墻系統(tǒng)的被動式太陽房的冬夏季供暖通風(fēng)模式的選取設(shè)置及優(yōu)化,提供了簡單實用的技術(shù)參考。
【學(xué)位單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM615
【部分圖文】：

圖 1-1 中國太陽能資源分布Fig.1-1 The distribution of solar energy resources in China資源分布特征熱資源相當(dāng)豐富，主要類型可為隆起山地型和沉積盆地型[8]，也、干熱巖型、水熱型[9]，具體分布情況如下圖 1-2 所示。其中，熱能是指地表以下一定深度范圍內(nèi)（一般為恒溫帶至 200 m 埋下水中的溫度低于 25 ℃的能源，可用于建筑夏季制冷和冬季供利用淺層地?zé)崮苜Y源量若按標(biāo)準(zhǔn)煤量計算，可折算成 3.5 億噸，層地?zé)崮荛_發(fā)利用，能節(jié)約近 2.5 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而且可以減少 1]。作為燃煤減量替代型清潔能源，淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)利用將

圖 1-1 中國太陽能資源分布Fig.1-1 The distribution of solar energy resources in China資源分布特征熱資源相當(dāng)豐富，主要類型可為隆起山地型和沉積盆地型[8]，也、干熱巖型、水熱型[9]，具體分布情況如下圖 1-2 所示。其中，熱能是指地表以下一定深度范圍內(nèi)（一般為恒溫帶至 200 m 埋下水中的溫度低于 25 ℃的能源，可用于建筑夏季制冷和冬季供利用淺層地?zé)崮苜Y源量若按標(biāo)準(zhǔn)煤量計算，可折算成 3.5 億噸，層地?zé)崮荛_發(fā)利用，能節(jié)約近 2.5 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而且可以減少 [11]。作為燃煤減量替代型清潔能源，淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)利用將

太陽能集熱墻是由結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛的實體式集熱蓄熱來的。它的南墻采用重質(zhì)墻體，并對其做了保溫層，在南以外），集熱板緊貼于墻面，玻璃與墻體之間形成具有一墻體的上、下部分別預(yù)留通風(fēng)口，促使熱風(fēng)自然的循環(huán)。集熱墻工作原理白天，空氣間層內(nèi)部空氣被吸收太陽輻射玻璃蓋板和集熱度時，開啟重質(zhì)墻體上、下通風(fēng)口，使室內(nèi)冷空氣經(jīng)下通間層加熱后由上通風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)，促使室內(nèi)的循環(huán)對流，夜間，關(guān)閉集熱墻上、下通風(fēng)口，通過白天儲存在重質(zhì)墻溫度。白天，打開房屋北向的窗戶、重質(zhì)墻體下部通風(fēng)口和玻璃通風(fēng)模式。由于大量的太陽輻射被玻璃蓋板和重質(zhì)墻體接氣，使得空氣間層內(nèi)空氣密度發(fā)生改變，與室外空氣形成生了 熱虹吸 作用。此作用不斷引導(dǎo)室內(nèi)的空氣經(jīng)重質(zhì)墻；這部分空氣在空氣間層被加熱后，由玻璃蓋板的上部氣面的窗戶作為進(jìn)風(fēng)口不斷地向室內(nèi)補(bǔ)充溫度相對較低室外空

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2808328