[工学]第6章太阳房类型设计评价.ppt

6.2 太阳房的类型和工作原理l主动式太阳房l被动式太阳房l热泵式太阳能采暖系统（a）主动式太阳房l 以太阳集热器作为热源l 主要设备包括太阳集热器、储热器、辅助热源以 及管道、阀门、风机、水泵、控制系统等部件太阳集热器辅助热源储热器主动式太阳能供暖示意图主动式太阳房的特点主动式太阳房的特点r以太阳集热器作为热源,一般要求太阳能利用 率在60%以上，集热采光面积占采暖建筑面积的10%~30%r须有储存热量的设备和辅助热源装置r集热器要求构造简单、性能可靠、价格便宜，效率随集热温度的升高而降低主动式太阳房的集热工质主动式太阳房的集热工质r空气加热系统r水加热系统r空气加热系统主动式太阳房的集热工质主动式太阳房的集热工质r空气加热系统主动式太阳房的集热工质主动式太阳房的集热工质Ø空气容积比热较小[1.25kJ/(m3·℃)]，水的容积比热较大[4187kJ/(m3·℃)]Ø空气与吸热板的传热系数比水与吸热板的传热系数小得多缺点：集热器的体积和传热面积要求很大优点：1、集热器不会过热和冻坏；2、砾石床：储热器、换热器空气型集热器的种类(a)普通型；(b)网型；(c)间接肋片型； (d)金属绒型；(e)间接折板型；(f)玻璃重叠型r空气加热系统主动式太阳房的集热工质主动式太阳房的集热工质太阳能水加热系统图r水加热系统主动式太阳房的集热工质主动式太阳房的集热工质u当集热温度高于采暖热媒温度时u当集热温度在采暖热媒温度和回水温度之间时u当集热温度低于回水温度时三种工作状态r水加热系统主动式太阳房的集热工质主动式太阳房的集热工质缺点：集热器和管道易冻结和渗漏优点：1、与空气相比，集热器的体积和传热面积小2、储热装置的体积小，造价低 Ø水的容积比热较大[4187kJ/(m3·℃)]比空气的大得多Ø水与吸热板的传热系数比空气与吸热板的传热系数大得多l 不需要专门的太阳能集热器，更不用循环动力设备，依靠合理的建筑结构和建筑方位布置达到冬暖夏凉的目的l 结构简单，造价便宜（a）被动式太阳房被动式太阳房的类型被动式太阳房的类型r直接受益式——利用南窗直接照射的太阳能 [图(a)、(b)]r集热蓄热墙式——利用南墙进行集热蓄热 [图(c)、(d)] r综合式—— 直接受益式和集热蓄热墙式的综合 [图(e)、(f)]r屋顶集热蓄热式——利用屋顶进行集热蓄热 [图(g)]r自然循环式——利用热虹吸作用进行加热循环 [图(h)]1 直接受益式è利用南窗直接照 射的太阳能è适用于仅需白天 采暖的办公室， 学校等直接受益式工作原理吸热（白天）和放热（晚上）2 集热蓄热墙式è工作原理分析集热蓄热墙式工作原理Ø 利用南墙进行集热蓄 热 Ø 墙外有玻璃，墙的颜 色是深色3 综合式综合室被动太阳房工作原理w 直接受益式和集热蓄热墙式两种形式的综合w 附加温室4 屋顶集热蓄热式è工作原理分析屋顶集热蓄热式工作原理5 自然循环式è工作原理分析自然循环式工作原理l 太阳能热泵采暖系统是利用集热器进行太阳能低温集热，然后通过热泵，将热量传递到温度为 30~50℃的采暖热媒中去（c）热泵式太阳能采暖系统直接式太阳热泵间接式太阳热泵6.3 太阳房的设计l 太阳房的热工设计l 太阳房墙体围护结构最佳保温厚度计算l 遮阳装置设计l 集热蓄热墙式太阳房设计l 附加温室式太阳房的设计1 太阳房的热工设计u原则：使热工设计与地区气候相适应，保证室内 基本的热环境要求，符合节能方针u设计参数F耗热指标F采暖耗煤量太阳房采暖热负荷的计算太阳房采暖热负荷的计算一、太阳房中的热平衡分析热负荷在室外气温te下，为维持要求的设施内气温ti，在单位时间内向设施内提供的热量。

确定热负荷的方法统计太阳房的所有热量收支（得热、失热），根据能量平衡原理，由热平衡方程式计算热负荷 = ∑失热 － ∑得热第 二 章农 业 设 施 的 采 暖热量收支情况热量收支情况地中传热传热 QHT空气渗透 QINF长长波辐辐射 3～80mm 对对流太阳辐辐射 0.2～3mm吸收反射采暖热负热负 荷 QHQHT内部得热热量 QIH热平衡方程 (QH+QIH)－(QHT+QINF) = 0采暖热负荷 Qh = (QHT+QINF) － QIH对流地中传热空气渗透QINF长波辐射QHQHT内部得热量QIH1 太阳房的热工设计二、太阳房的耗热指标1 太阳房的热工设计（a）qHT——单位建筑面积通过围护结构的散热损失1 太阳房的热工设计（b）qINF——单位建筑面积的空气渗透散热损失1 太阳房的热工设计三、太阳房的采暖耗煤量2 太阳房墙体围护结构最佳保温厚度的计算u原则：使年采暖成本和年保温成本之和（年总费 用）最小u设计参数F年采暖成本F年保温成本F年总费用2 太阳房墙体围护结构最佳保温厚度的计算u年采暖成本Hu年保温成本Lu年总费用C2 太阳房墙体围护结构最佳保温厚度的计算u最佳保温层厚度推导公式u最佳保温层厚度与采暖地区室外平均温度、保温 材料性能及价格、房屋原有结构、供暖价格及回 收年限等有关3 遮阳装置的设计u遮阳装置ü挑檐ü遮蓬ü百叶ü遮帘u檐长的计算L—遮阳挑出长度，mh—建筑物所在地的太阳高度角，查表6-7γ—建筑物墙面法线与太阳方位所夹得角H—窗下部至遮阳板底的高度原则：冬季不能挡住阳光射入室内 ，夏季能够全部挡住太阳入射光4 集热蓄热墙式太阳房设计原则r蓄热体r集热墙面积r集热墙厚度r集热墙效率r集热墙外表面的吸收率r集热墙上下通风孔的尺寸r集热墙的保温4 集热蓄热墙式太阳房设计原则r蓄热体◊蓄热体表面积与玻璃窗面积比尽量大于9或增加墙厚◊直接受益式：采用重质材料，蓄热性能好，室内温度波动不大4 集热蓄热墙式太阳房设计原则r集热墙面积集热墙的面积取决于当地气候条件、地理纬度以及 建筑物的保温情况。

4 集热蓄热墙式太阳房设计原则r集热墙厚度集热墙的厚度取决于集热墙使用材料的导热系数集热墙的最佳厚度是能获得较高的年太阳能供热率4 集热蓄热墙式太阳房设计原则r集热墙效率«集热墙的效率主要与集热墙所用材料、透过材料 的层数、集热墙涂层、墙厚以及风口大小、室内 外温度有关«一般240mm厚集热墙效率在25%左右4 集热蓄热墙式太阳房设计原则r集热墙外表面的吸收率ª黑色：95%ª墨绿色：93%ª军绿、深红、深蓝等： 85%以上r集热墙上下通风孔的尺寸ª设通风孔：增加对流传热，一般上下风口面积等 于集热墙面积的1%~3%ª不设通风孔：减少墙间层内的积灰，使用方便r集热墙的保温ª保温帘、保温板n温室尺寸n外形构造n公共墙4 附加温室式太阳房设计原则第六章 太阳房r太阳房的定义及发展历史r太阳房的类型与工作原理r太阳房的热工设计和结构设 计r太阳房的热性能评价和经济 评价分析6.4 太阳房热性能评价和经济评价l 太阳房热性能评价l 评价指标F太阳能保证率SHFF太阳房节能率SSFF热舒适度：影响因素多，主要有周围环境温度、湿度、空气流速、人体与环境的辐射热交换等l 太阳房经济评价l 评价指标F偿还年限：指太阳房采暖较常规采暖多投资的部分，用每年的经济效益回收的年限表示F它与建筑类型、增加初投资的大小、每年节能的数量、燃料价格、地区及气象条件等有密切关系6.4 太阳房热性能评价和经济评价。