太陽能空氣集熱模塊的熱過程優(yōu)化分析.pdf

1、太陽能空氣集熱器是一種經(jīng)濟(jì)、有效地利用太陽能進(jìn)行采暖的太陽能利用設(shè)備，與建筑集成的太陽能空氣集熱器通常稱之為太陽能空氣集熱建筑模塊(以下簡(jiǎn)稱集熱模塊)。 目前太陽能空氣集熱模塊存在熱效率偏低、夏季過熱、與建筑的集成度不高等問題，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。通過文獻(xiàn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國內(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)的研究開發(fā)方面的研究甚少。 本研究源于“十一五”國家科技支撐計(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-太陽能集熱建筑模塊的研究與開發(fā)，針對(duì)集熱模塊的熱效率、間層內(nèi)空氣循環(huán)特性、集成模式等問題進(jìn)行了深入的研究，經(jīng)過近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熱的思路出發(fā)，開發(fā)出了適用于全年工況下帶空氣間層

3、分隔板的開孔平板型(孔徑5mm，孔間距15mm)集熱模塊。這種優(yōu)化的集熱模塊是通過比較分析實(shí)心平板、不同孔徑的開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：通過玻璃蓋板上端的風(fēng)機(jī)將室外空氣經(jīng)邊框下端開口引入間層，帶走集熱模塊內(nèi)熱量，并將高溫空氣排至室外，降低集熱模塊的過熱度。通過本研究開發(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)