论文部分内容阅读
被动式超低能耗建筑能源结构的研究是当前研究的热点,目前,我国北方农村正在大力推广被动式节能居住建筑。传统农村居住建筑供暖系统存在“商品能源消费比例大;供暖设备落后,供热效率低;可再生能源应用甚少”等问题。本课题基于被动式超低能耗建筑的设计理念,结合相变储能技术,对太阳能供能系统与储能火炕联合供暖进行研究,为北方农村被动式居住建筑供暖系统设计提供新技术措施。通过对太阳能供能技术、火炕供暖技术以及相变储能技术的大量相关文献进行分析,以沈阳建筑大学“农村被动式示范建筑”为研究平台,依据被动式节能建筑的基本要素,设计太阳能供能系统与储能火炕联合供暖系统。应用DeST建筑能耗模拟软件对被动式建筑进行能耗模拟,给出建筑热负荷指标11.55W/m2。太阳能供能系统设计:通过分析太阳辐射强度、集热器类型、集热效率等因素,确定真空管型太阳能集热器和毛细管网低温辐射供热末端,设计集热面积为20 m2,毛细管网面积为12 m2,储能水箱体积为1.5m3。相变蓄能水箱与储能火炕的设计通过DSC测试仪对相变材料进行测试、遴选、用量配比以及对比分析,确定储能火炕相变材料及封装方式,经计算储能水箱的储热量为37406kJ,储能火炕的储热量为8703.9kJ,能够满足房间夜间供暖所需的供热量。应用FLUENT仿真模拟软件与实测分析评价分析太阳能供能系统与储能火炕联合供暖舒适性。模拟结果表明:在太阳能供能系统供暖模式下,系统热媒温度32℃,室内平均温度为20℃,温度梯度小于1℃;储能火炕供暖模式下,室内平均温度为22.5℃;在太阳能供能系统与储能火炕联合供暖模式下,太阳能供能系统热媒温度为28℃～32℃,火炕蓄热量为房间负荷的二分之一,室内平均温度为22℃;测试结果表明:普通火炕供暖:室内温度波动明显,温差为4℃,室内平均温度为19.8℃;储能火炕供暖:室内温度均匀上升,室内平均温度为21.2℃,比普通房间高1.4℃。普通火炕炕面温度与储能火炕相比稳定性差,普通火炕炕面温差达到6℃以上;太阳能供能系统供暖:测试时间内蓄热水箱平均水温波动范围28℃～43℃之间,采暖房间(火炕-1)内温度波动范围15.5～23.8℃之间,采暖房间(火炕-2)内温度波动范围16.4～23.8℃之间。太阳能供能系统与火炕联合供暖:水箱平均水温在28℃～33℃之间,采暖房间(火炕-1)内温度波动范围17～22.5℃之间,采暖房间(火炕-2)内温度波动范围16.8～22.6℃之间。太阳能供能系统与普通火炕联合供暖在一定程度上弥补室内温度的波动问题,提高室内温度分布均匀性。太阳能供能系统与储能火炕联合供暖提高房间平均温度,降低温度均匀性。从节能性、经济性、环保性等方面对太阳能供能系统进行评价分析,从炕面升温和降温速度、炕面和地面的散热性等方面对毛细管网与火炕的热性能进行分析,验证系统合理性。