太陽能光熱利用與坡屋頂結(jié)構(gòu)一體化研究.pdf

1、根據(jù)太陽能光熱技術(shù)應(yīng)用過程中長期存在的主要問題，以及為適應(yīng)建筑節(jié)能改造中“平改坡”的技術(shù)趨勢，在研究太陽能光熱技術(shù)和坡屋頂特性的基礎(chǔ)上，提出了一套太陽能光熱利用與坡屋頂結(jié)構(gòu)一體化的技術(shù)設(shè)計方案。該設(shè)計方案主要包括集熱器與坡屋頂?shù)囊惑w化和主被動集熱一體化技術(shù)。
　　現(xiàn)階段國內(nèi)外對于坡屋頂與集熱器的一體化以及主動集熱、被動集熱、輔助集熱的優(yōu)化組合技術(shù)的研究相對較少。因此，推廣該技術(shù)在中低層坡屋頂住宅的新建建筑或者“平改坡”建筑中的應(yīng)用

2、，進行這方面研究的重要性與緊迫性就不言而喻了。
　　首先，介紹了太陽能光熱利用技術(shù)的發(fā)展、既有建筑屋頂?shù)墓?jié)能改造以及太陽能光熱技術(shù)與建筑一體化的應(yīng)用背景。并對太陽能光熱利用技術(shù)的研究進展進行了綜述。結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析提出研究內(nèi)容為:太陽能集熱器與坡屋頂建筑外形，結(jié)構(gòu)，功能一體化;主動集熱、被動集熱及輔熱系統(tǒng)與坡屋頂一體化。
　　然后，進行了冬至日工況條件下的太陽能輻射量采集實驗與太陽能集熱系統(tǒng)實驗。實驗表明太陽能光熱利用

3、冬至日工況下存在太陽輻射量少，供熱穩(wěn)定性差，不能保質(zhì)保量地提供生活所需熱水;并利用Transys軟件進行太陽能集熱系統(tǒng)（無輔熱）全年的模擬，得到模擬結(jié)果，分析表明提高集熱器集熱效率與輔助熱源工作效率是改進太陽能集熱系統(tǒng)的有限措施。
　　其后，進行了太陽能集熱系統(tǒng)的優(yōu)化研究，利用光學(xué)理論分析集熱器透明蓋板，繪制平板、弧形，透鏡三種形狀透明蓋板的折射光路圖，提出增強集熱器集光與集熱效率的方法:采用弧形透鏡透明蓋板;利用Equest能耗

4、模擬軟件對空氣源熱泵進行不同的溫度工況下的模擬，分析COP與溫度工況的關(guān)系，得出空氣源熱泵提高工作效率降低能耗的方法:提高空氣源熱泵工作環(huán)境溫度。
　　最后，根據(jù)理論與模擬分析，設(shè)計一種坡屋頂建筑太陽能一體化集熱模塊裝置與一種主被動一體化的坡屋頂太陽能集熱系統(tǒng)。并利用光學(xué)理論與Equest軟件分析該設(shè)計方案的合理性及其具有的節(jié)能優(yōu)勢。
　　本研究的特色在于提出了集熱模塊裝置設(shè)計方案，采用了透鏡集熱技術(shù)，集光效果好，集熱效率高

5、;采用了仿真瓦技術(shù)，與坡屋頂建筑在結(jié)構(gòu)、外觀上、功能上更好地一體化;采用模塊化技術(shù)，根據(jù)不同熱水負荷需求自由設(shè)計組裝。
　　集熱系統(tǒng)設(shè)計方案將集熱模塊裝置、被動式太陽房坡屋頂、空氣源熱泵進行了技術(shù)融合。該方案最大限度地利用了太陽能熱輻射，包括主動集熱與被動集熱，具有更好的集熱效果與節(jié)能效果，冬季更加明顯;最大限度地將太陽能集熱系統(tǒng)與坡屋頂結(jié)構(gòu)一體化。
　　本研究的成果可以為太陽能企業(yè)進行集熱器產(chǎn)品設(shè)計及中低層坡屋頂住宅建筑的