论文部分内容阅读
集热蓄热墙将南向墙体由失热部件转变为得热部件,在被动太阳房冬季供暖中发挥着重要作用,借鉴集热蓄热墙的构造形式建立集热蓄热屋顶,以期更大限度的发挥太阳能对室内热环境的改善作用,降低建筑能耗。本文给出了集热蓄热屋顶传热过程模型,并对其进行了传热过程和热特性分析。建立了集热蓄热屋顶传热数学模型,给出了逐时太阳辐射的计算方法、室外空气温度波的表达式、求解的初始条件、边界状态并简单介绍了数值求解方法。以拉萨为例,通过瞬态数值计算,分析了屋顶倾斜角度、循环风量、通风孔中心距、屋顶材料和屋顶保温层形式五个方面对集热蓄热屋顶导热量和对流供热量的影响关系,并进行优化分析。优化结果如下:集热蓄热屋顶倾斜角度从0°到90°变化时,日平均供热量先增大后减小,45°坡屋顶时日供热量达到最大;建议屋顶内风机循环风量为0.086~0.115m3/s;白天对流供热量随通风孔中心距的增大而增大,日平均导热供热量随着通风孔中心距的增大而减小。但是当中心距增大到2000mm后,总供热量变化不显著;随着屋顶材料导热系数的减小,对流供热量逐渐增大,对于学校、办公室类白天使用较多的房间,可选用导热系数小的材料,以提高白天对流供热量;外保温形式白天对流供热量大于内保温形式,无保温对流供热量最小。无保温形式全天导热供热量最大同时波动较大,外保温形式其次,内保温形式全天导热供热量基本无变化。建立集热蓄热屋顶式太阳房数学模型和物理模型,选取拉萨气象参数,对平坡两种形式的典型房间,计算了集热蓄热屋顶在无集热蓄热屋顶结构、集热蓄热屋顶无保温结构、集热蓄热屋顶外保温结构、集热蓄热屋顶内保温结构四种情况下,室内逐时温度和温度波动情况。通过分析,得出以下结论:(1)无集热蓄热屋顶结构时,平屋顶和坡屋顶房间平均基础室温为6.69℃和5.58℃,二者均不能满足太阳房冬季采暖室内温度要求。(2)集热蓄热屋顶采用无保温形式时,平坡两种形式可分别比房间基础室温分别提高5.01℃和8.32℃,同时集热蓄热屋顶结构加大了室内昼夜温度差,平屋顶昼夜温差达到10℃,坡屋顶高达11℃。(3)集热蓄热屋顶采用外保温形式时,平坡两种形式屋顶可在无保温情况的基础上再次提高约2.5℃和3.4℃,同时使用外保温措施会略微增加室内昼夜温差。外保温形式可以更好的满足学校、办公室等白天使用较多的房间。(4)集热蓄热屋顶采用内保温形式时,平坡两种形式屋顶可在无保温情况的基础上再次提高约2.1℃和3.2℃,同时使用内保温措可减小昼夜温差,拉萨居民建筑更适宜使用内保温形式的集热蓄热屋顶太阳房。