带有光伏型Trombe墙的建筑室内热舒适性综合评价

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建筑能耗已成为世界能耗三大“巨头”之一,对室内热环境和热舒适性的准确预测是在不影响室内热舒适性的条件下实现建筑节能的重要前提,但当前大部分学者都致力于增强太阳能Trombe墙性能的研究,而忽略了对带有太阳能Trombe墙的建筑室内热舒适性的研究。所以为了填补关于太阳能Trombe墙对室内热舒适性影响研究的不足,本文首先基于能量平衡原理提出了一个带有太阳能Trombe墙的房间室内热舒适性综合评价模型,该模型结合了头足温差(Δt)、预测平均评价(PMV)、预测不满百分比(PPD)和标准有效温度(SET)等多个热舒适性评价指标,可以动态监控带有Trombe墙的建筑室内热舒适性。然后以一个带有两个太阳能Trombe墙的单独房间为研究对象,研究了在冬季供暖模式下,传统Trombe墙和光伏Trombe墙对室内热舒适性的影响。最后对带有外置式、中置式和内置式三种光伏Trombe墙的建筑室内热舒适性进行综合分析比较。主要研究结果如下:1)考虑太阳能Trombe墙对建筑室内热舒适性的影响,首次提出了带有太阳能Trombe墙建筑的室内热舒适性综合评价模型,并使用已有实验数据,验证了该模型的可行性。使用本模型可以实现室内温度的实时监控和室内热舒适性的动态评价,从而可以通过对室内温度的合理管理,达到在维持一定的室内热舒适性条件下减少建筑能耗的目的,为太阳能Trombe墙在不同地区的实际应用和运行管理提供了理论依据。2)不同评价指标的评价结果之间存在差异,因此单一的评价结果是不准确的,会导致不同的节能效果。根据PMV-PPD和SET指标,早上带有太阳能Trombe墙的建筑室内热环境偏冷,会令人感到不舒适。中午时室内局部热感觉(由Δt引起)会令人感到不舒适,但Δt与基本舒适标准(5.50℃)的最大偏差较小,且在中午时室内热环境令人感到舒适(PMV-PPD、SET),所以轻微的局部不适感可以忽略。SET对热舒适的评价更为直观,且其对室内舒适性要求更高,所以SET更适合用于评价带有太阳能Trombe墙建筑的室内热舒适性。3)带有传统Trombe墙的房间室内热舒适性随环境温度和太阳辐射强度的增加而提高。在室外环境不是特别冷的情况下,传统Trombe墙可以在采暖季节创造一个令人非常满意的室内热环境而不需消耗其他能源。但是当环境温度tamb小于9℃,太阳辐射强度I低于200 W/m~2时,带有传统Trombe墙的建筑室内热环境是偏冷和不舒适的。4)由于传统Trombe墙的集热性能更佳,所以带有传统Trombe墙的房间室内热舒适性比带有内置式光伏Trombe墙的房间好。改变中置式光伏Trombe墙中吸热板的安装位置后,可以在不增加额外成本的前提下有效提高系统的热电性能,和室内热舒适性。带有光伏Trombe墙的房间室内热舒适性都比带有传统Trombe墙的房间差。光伏Trombe墙虽然能实现光热转化和光电转换,但是是通过舍弃一部分热效率实现能源品位的提升,在提高能源利用效率的同时,也放弃了一部分对室内热舒适性的追求。在三种光伏Trombe墙中,带有内置式光伏Trombe墙的房间室内热舒适性最佳。
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