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太阳能与相变储能复合技术对建筑能耗特性分析(1)

北极星电力网技术频道    作者:于水[1] 冯国会[1] 王庆辉[2] 李威[1] 孙阳[1] 江向阳[1]   2011/3/22 17:01:44   

摘要:可再生能源以及新型节能技术的开发及应用已成为学术界关注的重大问题,太阳能新风与相变储能复合技术的应用,不仅可以降低建筑能耗,而且能够改善建筑环境的舒适性,它的研究与开发对于能源的可持续利用具有重要的价值。通过建立以太阳能为热源的太阳能新风与相变地板房间,利用温度、热流巡检仪以及便携式热舒适仪等装置对太阳能新风与相变地板房间与普通房间的温度、热流、PPD—PMV等参数对比实验。分析了冬季工况下太阳能新风与相变地板房间热特性,探讨太阳能新风以及相变储能技术对改善室内热环境,减少建筑能耗的可行性。研究表明,在相同的室外环境下,太阳能新风与相变地板房间的室内温度温度比普通房间高出1~2℃且温度波动幅度小于普通墙房间,提高了室内的热舒适性。新型材料和技术的使用使得公共建筑节能率低于50%。太阳能与相变复合技术为降低建筑能耗和改善建筑环境的热舒适性提供了新的方法。

关键词:太阳能新风 相变地板 热特性 建筑能耗

由于社会经济的迅速发展,人们对建筑环境的舒适性要求越来越高,使得建筑能耗也越来越高,如何在不提高建筑能耗同时提高建筑环境的舒适性,甚至可以达到节能效果成为绿色建筑的一个研究目标。太阳能新风与相变储能复合技术的应用为降低建筑能耗的同时改善建筑环境的舒适性提供一种新的途径。

1 太阳能新风系统

太阳能新风系统又称为“太阳墙”系统,其本质上属于被动式太阳能系统,该系统利用了可再生能源——太阳能,使得建筑与大自然共同“呼吸”,可以提高建筑的热舒适性和降低建筑能耗。冬季,太阳能新风系统以为建筑提供新风,以及热量;夏季,可以防止太阳辐射产生的热量透过围护结构进入室内。太阳能新风系统有良好的新风系统,尤其对于密闭良好的建筑来说,冬季获取新风和保持室内适宜温度很难兼得,而该系统可以把预热的新鲜空气送入室内,解决了密闭良好建筑存在的问题;同时该系统还具有保护外墙、较高的经济效益等优点。

2 相变地板

在建筑上,相变储能技术常采用的形式为在建筑围护结构中加入相变材料,利用相变材料的特性进行储放能量,达到降低室内温度波动,提高热舒适性等。相变地板是相变储能技术应用的一个方面,根据热源形式狭义上可分为有源和无源相变地板。无源相变地板的最大优点就是不消耗不可再生资源,只需一次性投资。此次实验地点的相变地板采用以聚乙烯树脂封装有机相变材料和混凝土直接混合的形式,该定形相变材料避免了与混凝土直接混合使用的不稳定性和相变材料泄露等缺点,而且不会影响地板的承压能力,通过研究封装后的相变材料和混凝土混合后稳定性和材料的热性能都基本不变[1]。

3 实测分析

依据我国建筑节能要求的第三阶段,公共建筑节能率50%,辽宁省建设科学研究院综合试验楼节能改造工程率先响应了我国建筑节能要求,采用了多种新技术来降低建筑能耗,和改善室内热环境,其中采用了具有可研究性的太阳能新风和相变储能技术。

为确定采用的新技术对建筑热环境和建筑能耗的影响、以及客观的评价建筑的热环境,试验采用了64路巡检仪测试系统和便携式热舒适仪等,测试和分析了室内温度、热流密度和热舒适性随时间变化,以及确定了实际建筑的围护结构的传热系数。此次试验选取了相变地板房间和普通地板房间、太阳能新风房间和无太阳能新风房间分别进行了对比试验。

来源:沈阳建筑大学市政与环境工程学院
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