太陽能在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1、太陽能在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用第1章緒論1.1我國的太陽能資源我國地面接受的太陽能資源非常豐富，輻射總量為3340～8400（MJ/m2）/a，平均值為5852（MJ/m2）/a，主要分布在我國的西北、華北以及云南中部和西南部、廣東廣南部、福建東南部、海南島東部和臺灣西南部等地區(qū)。太陽能高值中心（青藏高原）和低值中心（四川盆地）都處在北緯22°～35°這個條帶中。上圖為我國太陽能輻射分布圖。圖中將我國接收太陽輻射分為4哥等級，分別是：非常豐富地區(qū)（Ⅰ）>6700MJ/m2；豐富地區(qū)（Ⅱ）5400～6700MJ/m2；較豐富地區(qū)（Ⅲ）4200～54

2、00MJ/m2；較差地區(qū)（Ⅳ）<4200MJ/m2。和地球上其他能源，特別是傳統(tǒng)的化石能源相比，太陽能的特點是覆蓋面廣、無害性，相對于傳統(tǒng)化石能源資源可以說是取之不盡、用之不竭，總量非常大；其缺點是能量密度較低（約1kW/m2）、分散、受地理位置和氣候影響，存在隨機性，而且只有白天有，但是隨著化石資源的不斷減少，大量使用化石資源帶來的環(huán)境污染等，給我們開發(fā)利用太陽能資源帶來了機會，當然，基于上述分析，如何實現(xiàn)經(jīng)濟大規(guī)模地利用太陽能依然是一項挑戰(zhàn)。（參考資料新能源概論）1.2太陽能在建筑節(jié)能中的應(yīng)用1.2.1建筑節(jié)能的重要意義建筑節(jié)能是指在建筑中

3、提高能源利用效率，用有限的資源和最小的能源消費代價取得最大的經(jīng)濟和社會效應(yīng)。建筑節(jié)能具體是指節(jié)約采暖供熱、空調(diào)制冷、采光照明以及調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣、濕度、改變居室環(huán)境質(zhì)量的能源消耗，還包括利用太陽能、地熱(水)能源的綜合技術(shù)工程。歐美等發(fā)達國家對建筑節(jié)能方面的研究和應(yīng)用開始得較早。在國內(nèi)，隨著人們對環(huán)境問題的日益重視以及可持續(xù)發(fā)展理念在現(xiàn)代建筑設(shè)計中的體現(xiàn)，綠色建筑、可持續(xù)建筑、高性能建筑逐步產(chǎn)生。因此在滿足使用者舒適度的基礎(chǔ)上，如何提高建筑對能源的利用效率、更好地利用自然能源、降低對外界熱環(huán)境的影響，即建筑節(jié)能的問題顯得日益重要。我國地域遼闊，各地氣候

4、差異懸殊，絕大部分地區(qū)冬季寒冷，夏季炎熱，溫差很大。近年來隨著人民生活水平的提高和我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，建筑耗能正在逐步提高。作為耗能大戶的建筑，其節(jié)能也就成為關(guān)系國計民生的重大問題。而同時，由于我國節(jié)能工作起步較晚，能源浪費現(xiàn)象嚴重，建筑節(jié)能工作顯得尤為突出。1.2.2太陽能在建筑節(jié)能中的應(yīng)用形式太陽能在建筑節(jié)能中的應(yīng)用形式主要有太陽能的熱利用和太陽能光電技術(shù)。目前，從我國的實際情況和居民的承受能力來看，光電技術(shù)成本過高，暫時不適合在建筑節(jié)能中應(yīng)用；太陽能在建筑中的熱利用便成為主要應(yīng)用方式，尤其是以太陽能在建筑采暖、空調(diào)和供應(yīng)熱水等方面的應(yīng)用為主

5、。1.2.2.1太陽能在采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用1.2.2.1.1被動式采暖：被動式采暖是指利用房屋結(jié)構(gòu)本身完成太陽能的集熱、蓄熱和放熱功能。常用的被動式采暖主要有直接收益式、蓄熱墻和附加陽光間3種。直接收益式系統(tǒng)，是將陽光可以照射到的地面和墻體做成蓄熱結(jié)構(gòu)，或?qū)⑻柟庵苯右胧覂?nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。白天利用其蓄積太陽能，晚間這些表面則又成為散熱表面。由于直接收益式系統(tǒng)獲得的太陽能有限，整幢建筑必須有良好的保溫性能才能使此系統(tǒng)發(fā)揮作用。蓄熱墻的目的是在冬季將進人室內(nèi)的太陽輻射熱儲存起來，當夜晚氣溫下降時再以對流方式逐漸地使熱量釋放出來。墻體隔著一層玻璃朝向

6、太陽，當陽．光透過玻璃照射到墻體上時，一方面墻體開始儲存熱量，同時處于玻璃和墻體之間的空氣被加熱。上升的熱氣流通過墻體上方的開口進人室內(nèi)，同時帶動室內(nèi)冷空氣從墻體下方開口進人風(fēng)腔，如此不斷循環(huán)，使室內(nèi)溫度提高。這種系統(tǒng)被稱為“特隆比墻”。其結(jié)構(gòu)如圖2所示，特點是簡單、經(jīng)濟、實用，容易建造并且應(yīng)用廣泛。附加陽光間系統(tǒng)和蓄熱式系統(tǒng)接近，只不過將玻璃幕墻改做成一個陽光間，利用陽光間的熱空氣及蓄熱的南墻來蓄積太陽能。陽光間內(nèi)的南墻可以開窗，將陽光間內(nèi)的熱空氣導(dǎo)人室內(nèi)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，對建筑外立面影響小，如圖3所示。我國被動太陽房采暖節(jié)能60％一70%[I

7、]，平均1平建筑面積每年可節(jié)約20一40kg標煤，發(fā)揮著良好的經(jīng)濟和社會效益。1.2.2.1.2主動式采暖：太陽能主動式采暖是利用太陽能集熱器吸收太陽能作為采暖系統(tǒng)的熱源，向采暖系統(tǒng)提供低溫熱水，通過室內(nèi)部分的采暖系統(tǒng)來完成室內(nèi)的加溫過程，使室內(nèi)溫度達到設(shè)計要求門。以太陽能水源熱泵采暖系統(tǒng)為例：太陽能水源熱泵系統(tǒng)由3部分組成，即太陽能集熱系統(tǒng)、水源熱泵系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)。其系統(tǒng)是將建筑物的消防水池作為蓄水供應(yīng)系統(tǒng)，以解決太陽能的間歇性和不穩(wěn)定性。在我國大部分地區(qū)運用太陽能水源熱泵系統(tǒng)，都會收到良好的節(jié)能效果，尤其是對于年太陽輻射總量較高，冬季日照率

8、高的地區(qū)，該系統(tǒng)是一種理想選擇。因此，根據(jù)2種方式采暖自身的特點，室外氣溫較高的地區(qū)可以采取被動方式；對于夏熱冬冷的地區(qū)應(yīng)