太阳能采暖房间动态热负荷计算方法研究

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目前国内关于太阳能采暖的两部设计标准——《太阳能供热采暖工程技术规范》(GB50495-2009)和《西藏自治区居住建筑节能设计标准》(DB54/0016-2007),对于太阳能采暖房间热负荷仍采用稳态计算方法,此方法计算简便易行,但不能反映太阳能建筑热负荷波动性强的特征。另一方面,太阳能采暖热源的供热量也具有明显的波动性,且与热负荷波动相位冲突,因此太阳能采暖系统应依靠蓄热调节才能保证采暖效果,而掌握太阳能采暖房间热负荷动态规律是进行热量蓄调的基础。鉴于此,本文借鉴空调冷负荷系数法,提出了一种便于工程设计应用的太阳能采暖房间动态热负荷计算方法——热负荷系数法。在数学模型建立方面,本文以Z传递函数为理论基础,分析了外墙(或屋顶)的动态传热过程及房间动态热负荷的形成过程,并给出了外墙(或屋顶)失热量及房间热负荷的数学模型。将外墙(或屋顶)或采暖房间连同室内空气视为热力系统,将外扰或室内失热量作为系统输入,而通过外墙(或屋顶)的失热量或房间热负荷作为系统输出。输入与输出均以时间序列表示,它们之间的转化关系用Z传递函数表示。在模拟计算方面,本文根据编程计算所得的外墙(或屋顶)失热量逐时结果,获得了太阳能采暖房间热负荷系数。通过对不同朝向外墙及不同结构墙体热负荷系数的计算后发现:墙体热容量越大,热负荷系数的日变化幅度越小;同一结构,但不同朝向墙体的热负荷系数存在较大差别。在此研究的基础上,本文开发了太阳能采暖房间动态热负荷计算软件。使用该软件可计算不同地点、不同墙体(屋顶)结构、不同墙体朝向组合情况下典型日采暖房间的逐时热负荷及热负荷系数。本研究为太阳能采暖系统的设计和运行调节提供了可靠依据。
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