暖通空调新技术-太阳能采暖通风

暖通空调节能新技术能源与环境学院太阳能采暖通风一、太阳能建筑采暖二、太阳能通风设计三、太阳墙采暖通风系统一、太阳能建筑采暖被动式主动式在设计和使用时往往不同形式相结合，以求合理与最优化。在条件允许的情况下,应优先选用被动式太阳能技术，或者设计一些缓冲性的房间，而主动式太阳能技术的采用则作为利用太阳能的补充部分。1.太阳能采暖技术分类：2、被动式太阳能采暖被动式采暖设计定义：是通过建筑朝向和周围环境的合理分布、内部空间和外部形体的巧妙处理、以及建筑材料和结构构造的恰当选择，使其在冬季能集取、保持、储存、分布太阳热能，从而解决建筑物的采暖问题。设计基本思想：控制阳光和空气在恰当的时间进入建筑并储存和分配热空气。采暖过程：房间本身是一个集热储热体，白天太阳光透过南向玻璃窗进入室内，地面和墙体吸收热量；夜晚被吸收的热量释放出来，维持室温。设计原则：要有有效的绝热外壳，有足够大的集热表面，室内布置尽可能多的储热体，以及主次房间的平面位置合理。（1）直接受益式直接受益式是应用最广的一种方式，构造简单，易于安装和日常维护；与建筑功能配合紧密，便于建筑立面的处理；室温上升快，但是室内温度波动较大。（2）集热蓄热墙式属于间接受益太阳能采暖系统，向阳侧设置带玻璃罩的储热墙体，墙体可选择砖、混凝土、石料、土、水等储热性能好的材料。热过程：墙体吸收太阳辐射后向室内辐射热量，同时加热墙内表面空气，通过对流使室内升温。（3）附加阳光间式在向阳侧设透光玻璃构成阳光间接受日光照射，是直接受益式和集热蓄热式的组合。阳光间可结合南廊、入口门厅、休息厅、封闭阳台等设置，可作为生活、休闲空间或种植植物。（4）屋顶池式屋顶上放置有吸热和储热功能的贮水塑料袋或相变材料，其上设可开闭的盖板，冬夏兼顾，都能工作。冬季白天打开盖板，水袋吸热，夜晚盖上盖板，水袋释放的热量以辐射和对流的形式传到室内。3.主动式太阳能采暖主动式设计定义：以太阳能的集热器、管道、散热器、风机或泵以及储热装置等组成强制循环的太阳能采暖系统。相对于被动式系统而言，主动式系统较为复杂，造价较高，多应用于大型公共建筑。1—太阳能集热器2—供热管道3—散热设备4—贮热器5—辅助热源6—风机或泵（1）空气集热式以空气作媒介源自被动式太阳能采暖技术的基本思路，但是因为增加了需要动力的风机和引导气流的风管，有的还包括了储热部分。a.传统形式。在建筑的向阳面设置太阳能空气集热器，用风机将空气通过碎石贮热层送入建筑物内，并与辅助热源配合。由于空气的比热小，从集热器内表面传给空气的传热系数低，所以需要大面积的集热器，而且该形式热效率较低。b.集热屋面。把集热器放在坡屋面、用混凝土地板作为蓄热体的系统。OM阳光住宅技术体系（1）空气集热式（1）空气集热式冬季：室外空气被屋面下的通气槽引入，积蓄在檐下，被安装在屋顶上的玻璃集热板加热，上升到屋顶最高处，通过通气管和空气处理进入垂直风道转入地下室，加热室内厚水泥地板，同时热空气从地板通风口流入室内。该系统也可同时加热室内冷空气，但是需要在室内上空设风机和风口，把空气吸入并送到屋面集热板下。（1）空气集热式夏季夜晚工况夏季白天工况夏季：夜晚系统运行与冬季白天同，但送入室内的是凉空气，起到降温作用。夏季白天集聚的热空气能够加热生活热水。该系统由玻璃盒子单元、百叶集热板、蓄热单元、风扇和风管等组合而成。热过程：玻璃夹层中的集热板把光能转换成热能，加热空气，空气在风扇驱动下沿风管流向建筑内部的蓄热单元。在流动过程中，加热的空气与室内空气完全隔绝。窗户集热板系统示意c．窗户集热板系统集热单元安装在向阳面，空气可加热到30～70℃。集热单元的内外两层均采用高热阻玻璃，不但可以避免热散失，还可防止辐射过大时对室内造成不利影响。不需要集热时，集热板调整角度，使阳光直接入射到室内。夜间集热板闭合，减少室内热散失。蓄热单元可以用卵石等蓄热材料水平布置在地下，也可以垂直布置在建筑中心位置。适用范围：集热面积约占建筑立面的1/3，最多可节约10%的供热能量，与日光间的节能效果相仿，适用于太阳辐射强度高、昼夜温差大的地区的低层或多层居住建筑和小型办公建筑。c．窗户集热板系统一般用水做介质，也可以使用高沸点油或防冻剂。建筑顶层设置太阳能集热器，结合水泵、水箱、辅助热源供热、供水。液体集热器系统图（2）液体集热式供热的散热方式有多种：在地板或顶棚铺设盘管，进行低温辐射采暖；将热水先送入中央风机盘管，变成管道热风后再送入房间；利用房间的风机盘管散热器散热；利用房间的板式散热器散热。1）定义：太阳能热源热泵采暖系统是将太阳能集热器和热泵组合成一个系统，由太阳能为热泵提供所需要的热源，将低品位热能提升为高品位热能，从而为建筑物供热。太阳能热泵系统图（3）太阳热源热泵采暖（2）太阳热源辅助地源热泵太阳能集热器的作用：冬季：进一步加热经过地埋管的热水，将这一部分热量送入室内。夏季：（3）太阳热源热泵热水系统二、太阳能通风设计由上向下通风：室内温度小于室外温度,存在密度差，室外气体进入室内，室内气体排出室外。1.通风原理进风口在上面排风口在下面由下向上通风：如果室内温度高于室外温度，则通风状况热空气上升，从建筑上部风口排出，室外新鲜的冷空气从建筑底部被吸入。1.热压通风原理进风口在下面排风口在上面2.热压通风的多种形式（1）纯开放空间空间比超过1:3的竖井共享空间（2）双墙空间超过600宽的双墙夹层空间2.热压通风的多种形式（3）烟囱空间冲出屋面的竖向突兀空间2.热压通风的多种形式高度为3~4层，周边风速较小，设计了一组顶帽可以升降的圆柱形玻璃通风塔作为建筑的入口和楼梯间传统的被动式玻璃集热器3.应用实例分析英国国内税务中心自然通风：设计师在控制建筑进深﹙13.6m﹚以利于自然采光和通风的基础上，设计了一组顶帽可以升降的圆柱形玻璃通风塔作为建筑的入口和楼梯间。夏季：玻璃通风塔可以最大限度的吸收太阳的能量，进一步加强烟囱效应，带动各楼层的空气循环，实现自然通风。冬季：可将顶帽降下封闭排气口，通风塔变成为一个玻璃暖房，有利于节能采暖能耗。3.应用实例分析三、太阳墙采暖通风系统1.系统组成和工作原理太阳墙系统由集热和气流输送系统组成，房间是储热器。（1）集热系统：垂直墙板、遮雨板和支撑框架。（2）气流输送系统：风机和管道。设置风机，用于抽取空腔内的空气。（1）结构太阳墙板材覆于建筑外墙的外侧，上面开有小孔，与墙体的间距由计算决定，一般在200mm左右，形成的空腔与建筑内部通风系统的管道相连。2.多孔波形金属板集热太阳墙太阳墙板外表面为深色（吸收太阳热）内表面为浅色（减少热损失）白天：太阳墙板在太阳辐射作用下升到较高温度，室外冷空气在负压作用下通过太阳墙板上的孔洞进入空气间层，同时被加热，在上升过程中不断被板加热，到达太阳墙顶部的热空气被风机通过管道系统送至房间来采暖。夜晚：墙体向外散失的热量被空腔内的空气吸收，在风扇运转的情况下被重新带回室内。这样既保持了新风量，又补充了热量，使墙体起到了热交换器的作用。（2）工作原理2.多孔波形金属板集热太阳墙（1）冬季工况◇当太阳墙内空气温度达到设定送风温度且室内温度低于设定室温时，风机启动向室内送风；◇当室内温度达到设定室温或太阳墙内空气温度低于设定送风温度时，风机关闭停止送风。当太阳墙系统与其他采暖系统结合同时为房间供热时，太阳墙提供热量不够的部分由其他采暖系统补足，达到节能效果。3.系统运行与控制（2）夏季工况◇当太阳墙中的空气温度低于传感器设定温度且室温高于设定室温时，风机启动向室内送风；◇当室温低于设定室温或室外温度高于设定送风温度时，风机停止工作。3.系统运行与控制多孔波形金属板集热太阳墙＋风机：（1）热效率高：多孔金属板能捕获可利用太阳能的80％；（2）良好的新风系统：把预热的新鲜空气通过通风系统送入室内，实现合理通风与采暖有机结合；（3）不受房间朝向与时间的约束：利用管道把加热的空气输送到任意位置的房间；（4）经济效益好；（5）应用范围广。4.系统的特点