日光温室专用多曲面槽式太阳能空气集热器热工性能试验研究

受到建筑材料热物性能的限制,透射在被动式日光温室北墙的太阳能对墙体内部层温度影响范围较浅,墙体的显热蓄热功能得不到充分利用。为此,基于提出的日光温室太阳能主-被动式三重结构相变蓄热墙体构筑方法,项目组团队研发了一种可直接安装在日光温室后墙顶部、体积小、安装方便且不占用耕地的日光温室专用多曲面槽式太阳能空气集热器,将该集热器加热的空气通过小型风机输送到墙体内部以提高中间厚重墙体的显热蓄热能力。为了探究所研制的多曲面槽式太阳能空气集热器热工性能,本研究搭建了关于该空气集热器热工性能试验台,重点研究了太阳辐照度、集热器内空气流速与进口温度、集热器保温性能及集热器长度等因素对其出口温度、集热量与集热效率等热工性能参数的影响规律。试验结果表明:所研制的多曲面槽式太阳能空气集热器管内空气流速宜为1.6~1.8 m/s,集热器单元的串接长度宜为16~18 m;晴好天气时,空气集热器的最大瞬时集热效率可高达56.7%,单位面积日累积集热量可达6.2 MJ/(m2·d)。     

辐射供冷地板表面温度简化计算新方法

基于目前关于地板结构层热工性能的二维数值计算方法和解析计算方法的结果对比分析,采用当量热阻法提出相应的修正计算式,由此形成一种可适应于供冷工况地板结构层热工设计的半解析简化计算新方法。利用该方法,可快捷地评价所设计的地板结构层地板表面温度的分布以及供水温度与速度、埋管间距、地板饰面层材料、地板构造特性等因素对地板结构层传热性能的影响,为地板辐射供冷系统热工性能的优化设计提供新的思路和方法。     

北京市住宅除采暖外能耗实测统计分析

为了全面了解北京市住宅除采暖外能耗的现状,于2009年1月至2010年5月对北京市六个区的23个住宅小区和2个农贸市场进行了2024份问卷的调查和8571户电耗、189户燃气、414户水耗的实测。通过统计分析,样本户均年耗电量为1689kWh,且分布不均,15%的高电耗用户消耗小区年总电耗的30%,总电耗的20%可足够维持40%的低电耗用户的日常生活;年均空调电耗为160.4kWh/户,且与节能技术未显示相关性;年均燃气用量与2009年国家居民平均水平基本持平,为140m3/户;总用水量年均80m3/户,与英国水平相近,热水量14m3/户,中水量19m3/户,冷水量47m3/户,冷水用量在最冷月达到最少,热水量在最热月最低;在电耗和燃气能耗的影响因子中,家庭人口数均排第一位,热水器的类型也是主要影响因子。     

应用于日光温室墙体的相变材料热物性优化研究

建立日光温室计算传热模型,以室内空气温度和墙体内表面温度为指标,通过实验方法验证了所建立的传热模型准确性,最后分析相变材料相变温度、相变焓、导热系数、密度等热物性对室内最低温度和相变蓄热率的影响规律,确定被动式相变蓄热墙体和主-被动式相变蓄热墙体的最佳相变材料热物性,阐明了实际应用时相变材料选择原则。研究结果表明,所建立的日光温室传热模型具有较高准确性,可用于日光温室墙体相变材料热物性优化;主-被动式相变蓄热墙体最佳相变材料的相变温度为27 ℃,相变焓为200 kJ/kg,导热系数为0.35 W/（m·K）,密度为440 kg/m³,被动式相变蓄热墙体最佳相变材料的相变温度为26 ℃,相变焓为200 kJ/kg,导热系数为0.35 W/（m·K）,密度为792 kg/m³;最佳相变材料热物性应用时,2种墙体室内最低温度均可达到15.0 ℃,但是被动式相变蓄热墙体的相变蓄热率较主-被动式相变蓄热墙体减小29.5%。本研究可为相变材料在日光温室的高效利用提供参考。     

相变材料蓄热系数的计算方法

为解决现有围护结构热性能评价方法无法适用于复合相变围护结构的问题,应用因次分析法和仿真模拟法,分析相变材料蓄热系数与其热物性的关系,进一步构建相变材料蓄热系数的计算方法。研究结果表明,相变材料的蓄热系数与其密度、导热系数、有效比热容的二次幂成正比关系;所研发的相变材料蓄热系数为16.20 W/(m~2·K),分别为夯实土壤、砌块砖和聚苯乙烯板的1.24倍、1.54倍和45倍。因此,在围护结构中添加相变材料可改善围护结构的热稳定性。研究结果可为相变材料在建筑中的高效应用与科学评价提供方法参考。