附加阳光间式被动太阳房热负荷特性研究

论文摘要

附加阳光间式被动太阳房的热过程不同于其他类型的建筑。该类房间室温波动规律如何、热负荷特性如何，是研究与之相结合的采暖系统热容量及运行策略的基础。本文对城镇及乡村附加阳光间式被动太阳房热负荷特性通过理论分析及数值模拟相结合的方法进行了研究，研究结论将为附加阳光间式被动太阳房优化设计和其与采暖系统结合提供理论基础。文中对房间热过程进行了分析，并建立了阳光间和房间动态传热控制方程及自然循环对流换热方程，为附加阳光间式被动太阳房的室温和房间动态热负荷特性研究建立了理论基础。本文分别对乡村和城镇典型附加阳光间式被动太阳房热工过程进行了分析研究。讨论了模拟建筑的计算参数，并选择拉萨、西宁、兰州和西安这四种太阳能资源不同的典型地区，对比分析室外气象参数中室外空气温度和太阳辐射强度对于房间室温和热负荷的影响，发现将室外空气温度和太阳辐射强度对房间热作用分开研究，更能体现其各自的传热机理，相比室外综合温度，准确性更加可靠。研究得到室内热源（人员、照明及设备）、围护结构保温及热惰性、阳光间房间进深、阳光间与房间之间自然循环对流状况等对房间热负荷特性的影响规律和机理。结果表明：考虑内热源客厅影响最小、对厨房热负荷计算影响最大，主卧室介于之间；昼间阳光间空气温度大于房间空气温度时公共墙门窗打开，房间温度稍有升高，但是此时房间温度较高，负荷较小，就全天而言，其对房间平均热负荷影响较小；重质围护结构相对于轻质围护结构，蓄热系数在对室温的稳定性上起了重要作用，有保温的围护结构相对于无保温围护结构，传热系数对平均室温的起着重要作用，因此在对于围护结构的选择上应综合考虑其热惰性指标、蓄热系数及传热系数。对于太阳辐射强度不同的地区，由阳光间进深变化引起的热负荷变化规律相同，但热负荷变化的幅度不同。对于太阳辐射强度较大地区，由于阳光间的得热量也相应较大，同时向房间提供热量热较大，因此对于进深发生改变时，热负荷变化幅度也较大。该结论对附加阳光间式太阳房优化设计及与采暖系统向结合采暖均有一定的理论和实际意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 被动式太阳房概述
• 1.2.1 直接受益式和集热蓄热墙式
• 1.2.2 附加阳光间式
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 研究内容
• 2 附加阳光间式被动太阳房热过程
• 2.1 概述
• 2.2 阳光间动态热过程
• 2.2.1 阳光间围护结构内表面热平衡方程
• 2.2.2 阳光间空气的热平衡方程
• 2.3 阳光间与房间自然循环对流换气量
• 2.4 房间动态热过程
• 2.4.1 房间围护结构内表面的热平衡方程
• 2.4.2 房间空气的热平衡方程
• 2.5 阳光间及房间热平衡方程中相关参数处理
• 2.5.1 对流换热系数的处理
• 2.5.2 内表面的直接辐射得热量处理
• 2.6 小结
• 3 乡村和城镇典型建筑模拟参数分析
• 3.1 建筑模型概述
• 3.2 模拟参数
• 3.2.1 围护结构热工设置
• 3.2.2 能耗模拟软件
• 3.2.3 气象数据的选择
• 3.2.4 室内热源的设置
• 3.2.5 空气渗透量的计算
• 3.2.6 设计温度的确定
• 3.2.7 典型日及室外气象参数
• 3.3 乡村附加阳光间式被动太阳房热负荷特性
• 3.3.1 房间基础室温及热负荷
• 3.3.2 围护结构有外保温对房间室温及热负荷影响
• 3.3.3 阳光间屋顶设有窗户对房间室温及热负荷影响
• 3.4 小结
• 4 城镇附加阳光间式被动太阳房负荷特性
• 4.1 房间基础室温及热负荷
• 4.1.1 典型房间基础室温及热负荷对比
• 4.1.2 室外气象参数对室温和房间热负荷影响
• 4.1.3 室内热源对室温和房间热负荷影响
• 4.2 自然循环对流对室温和房间热负荷影响
• 4.2.1 公共墙门窗开启时间
• 4.2.2 对流换热对室温和房间负热荷的影响
• 4.3 围护结构热惰性对室温和房间热负荷的影响
• 4.3.1 围护结构热惰性对室温的影响
• 4.3.2 围护结构热惰性对房间热负荷的影响
• 4.4 阳光间进深对热负荷特性的影响
• 4.4.1 阳光间进深对房间温度的影响
• 4.4.2 阳光间进深对房间热负荷的影响
• 4.5 小结
• 5 结论
• 5.1 研究结果
• 5.2 论文进一步研究
• 致谢
• 参考文献
• 附录 图表目录