太陽能地面采暖系統(tǒng)蓄熱水箱容積分析_劉艷峰

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1、第卷第期陽能學(xué)報一,后,戒月硯為年月、文章編號之媽刃《儀珍公卜漢太陽能地面采暖系統(tǒng)蓄熱水箱容積分析劉艷峰,王登甲西安建筑科技大學(xué),西安以巧摘要通過分析太陽能采暖系統(tǒng)所需蓄熱量與建筑熱負(fù)荷、太陽能集熱量日變化規(guī)律之間的關(guān)系,得出太陽能采暖系統(tǒng)所需蓄熱水箱容積的理論算式。根據(jù)拉薩、銀川、西寧、西安等地的太陽輻射強(qiáng)度及建筑熱負(fù)荷的日變化規(guī)律,模擬得出系統(tǒng)所需蓄熱量變化規(guī)律并對各種蓄熱溫差下對應(yīng)的蓄熱水箱容積進(jìn)行了模擬分析,結(jié)果表明太陽能采暖系統(tǒng)所需蓄熱量隨太陽集熱器的集熱量與建筑熱負(fù)荷之間的差值增大而增加蓄熱水箱容積隨

2、蓄熱溫差增大而減小,當(dāng)蓄熱水溫達(dá)到℃時,在各種地面采暖系統(tǒng)取水溫度下,單位集熱器面積所需蓄熱水箱容積趨于相等。關(guān)鍵詞太陽能采暖蓄熱水箱熱負(fù)荷集熱量蓄熱溫度中圖分類號二飛巧十文獻(xiàn)標(biāo)識碼引言理論分析我國建筑能耗約占總能耗的,在一些嚴(yán)寒主動式太陽能采暖蓄熱水箱容積由采暖系統(tǒng)所地區(qū),該比例可達(dá)約仁',其中北方城鎮(zhèn)采暖能耗需的最大蓄熱量以及蓄熱溫差來決定,系統(tǒng)所需最占全國城鎮(zhèn)建筑總能耗的,為建筑能耗的主要大蓄熱量又由集熱器的太陽能集熱量波動規(guī)律及建組成部分〔'」。開發(fā)和使用可再生能源,是解決能源筑熱負(fù)荷波動規(guī)律來決定。危機(jī)

3、的有效途徑。我國大多數(shù)采暖地區(qū)太陽能資源對集熱器有效太陽能集熱量大于采暖建筑熱負(fù)豐富,而利用太陽能采暖是一項(xiàng)符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)荷的時刻,幾進(jìn)行積分,可得最大蓄熱量為略的技術(shù)。要利用太陽能采暖,必須克服太陽能周期性和隨機(jī)性的缺點(diǎn),而設(shè)置熱量蓄調(diào)裝置是解決卜丁〔口·`小?！ぁ炒藛栴}的必然途徑。利用蓄熱水箱對熱量進(jìn)行蓄調(diào)根據(jù)文獻(xiàn)〕最大蓄熱量又可表示為是一種簡便易行的技術(shù),文獻(xiàn)「」給出了蓄熱水箱容口、二夕、,一積的限制條件,文獻(xiàn)「〕給出了蓄熱水箱溫度分層的由式、可得,蓄熱水箱容積為數(shù)學(xué)模型,為蓄熱水箱容積的確定奠定了理論基

4、礎(chǔ)?！付?〔。一口〕`但對太陽能采暖系統(tǒng)蓄熱水箱容積的確定方法及運(yùn)行調(diào)節(jié)方案,國內(nèi)尚未見有系統(tǒng)的研究。尸,、,一本文擬通過對拉薩、西寧、銀川、西安太陽輻射式中,,—集熱器有效太陽能集熱量,及建筑熱負(fù)荷日變化規(guī)律、太陽能采暖系統(tǒng)所需蓄,—采暖建筑熱負(fù)荷,,—蓄熱水箱容熱量模擬研究分析,以期得到以上城市在不同蓄熱積,時了,—水箱平均水溫,℃—采暖系統(tǒng)供水箱平均溫度與采暖系統(tǒng)供水溫度下,單位太陽能水溫度,℃尸—水的密度,歲,、—水的比熱集熱器面積所需蓄熱水箱容積的變化規(guī)律以及太陽容,·。能采暖實(shí)際工程中單位集熱器面積所

5、需蓄熱水箱容根據(jù)文獻(xiàn)〕,集熱器有效太陽能集熱量口。積的推薦值,為該方面設(shè)計(jì)提供依據(jù)。可表示為收稿日期以〕一基金項(xiàng)目國家自然科學(xué)基金通訊作者劉艷峰一,男,工學(xué)博士,教授,主要從事太陽能采暖方面的研究〔12期劉艷峰等太陽能地面采暖系統(tǒng)蓄熱水箱容積分析。?！·,討的模擬計(jì)算,得出個城市的建筑熱負(fù)荷日變化規(guī)式中,?！栞椛鋸?qiáng)度,耐`—集熱律,見圖。器面積,,仇,—采暖期集熱器平均效率,根據(jù)經(jīng)一拉薩西'獷惻攝械沙嫂蟒里日一銀川驗(yàn)值取一尹〕。一西安采暖建筑逐時熱負(fù)荷口,由室外氣象條件及圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工條件來決定,亦可通過數(shù)值

6、模擬得到。八為保證室內(nèi)溫度恒定,系統(tǒng)供熱量需等于建筑熱負(fù)荷,根據(jù)文獻(xiàn)「口、■時刻式中,—系統(tǒng)水流量,—水比熱容,·■—采暖系統(tǒng)供、回水溫差,℃。圖各城市典型日太陽輻射強(qiáng)度根據(jù)文獻(xiàn)廠」,集熱器面積〔可表示為日毛拉薩口一一卜,西寧下廠一一一。叩`”媽創(chuàng)稼藕繽沙老式中,—太陽能采暖保證率,,,—蓄熱水箱和管路的熱損失率,取值為一。為便于研究,定義為單位集熱器面積所需蓄熱水箱容積,耐時。、時刻卜模擬分析圖各城市典型日建筑熱負(fù)荷己嗯石偉三由拉薩、西寧、銀川、西安太陽輻射強(qiáng)度條件計(jì)模擬對象熱工條件為建筑體形系數(shù)。外算得出太陽

7、能集熱量曲線。對以上個地區(qū)利用墻傳熱系數(shù)時·屋頂傳熱系數(shù)軟件模擬得出建筑熱負(fù)荷曲線。利用軟襯·內(nèi)墻傳熱系數(shù)耐·外門傳熱系件對以上曲線進(jìn)行擬合積分,得到典型日有效太陽數(shù)為,·外窗傳熱系數(shù)耐·能集熱量和建筑熱負(fù)荷擬合曲線規(guī)律及累積值,利南向窗墻面積比。窗簾從早上時開啟直到晚用理論分析中各式可計(jì)算得出各地區(qū)單位集熱器面上時,其余時間均關(guān)閉室內(nèi)采暖溫度為℃。積所需蓄熱水箱容積與蓄熱溫差之間的關(guān)系。需說由圖可見,建筑熱負(fù)荷在早上約時達(dá)到最明的是該研究是對典型日進(jìn)行模擬分析,要想得出大值,下午約時為最小值由于西寧、銀川室內(nèi)外

8、整個采暖期的變化規(guī)律,需對整個采暖期進(jìn)行模擬日溫差大,而拉薩、西安室內(nèi)外日溫差相對較小,故分析,方法相同。西寧與銀川的建筑熱負(fù)荷波動幅度接近且大于拉薩太陽輻射強(qiáng)度與西安。根據(jù)軟件生成的氣象數(shù)據(jù),以上個城市蓄熱水箱容積典型日太陽輻射強(qiáng)度逐時值如圖所示。從圖可利用圖中的太陽輻射強(qiáng)度計(jì)算得出太陽集熱知,太陽輻射強(qiáng)度在下午約時達(dá)到最大值拉薩器集熱量。利用噸。軟件分別擬合出集熱量和