实践创新——太阳能幕墙集热器可行性研究.doc
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1、实践创新太阳能幕墙集热器可行性研究 作者: 日期:11 个人收集整理 勿做商业用途太阳能幕墙集热器可行性研究摘 要:列举比较各种采暖系统的利弊,用日照时数、太阳总辐射两个常用太阳能资源的评价指标分析江苏省太阳能资源的时空分布特征;结合太阳能资源本身的资源属性研究太阳辐射的实际情况对江苏省太阳能的实际可利用资源潜力进行评估。对有关模拟结果的分析,说明太阳能幕墙集热器的可行性。关键词:太阳能幕墙集热器;太阳能资源;利弊;可行性一、江苏地区常采用的供暖方式及其利弊分析1. 两种空调系统的介绍11多联机空调系统多联机空调系统是直接蒸发式系统的一种形式,主要由室外主机、制冷剂管路、室内机、以及一些控制装
2、置组成.该空调系统除了具有分体空调的基本特点外,一台室外机可带多台室内机,连接管线最长可达100米,压缩机采用变频调速控制。变制冷剂流量系统的冬季供热能力随着室外空气气温的降低而下降,当室外气温降至-15时,机组的制热量只相当于标准工况时制热量的50%左右。如不能满足,则需设置辅助热源进行辅助供热。就全国气候条件来看,在夏季室外空气计算温度35以下、冬季室外空气计算温度-5以上的地区,变制冷剂流量系统基本上能满足冬、夏季冷热负荷的要求.12地板空调地板空调也称空气源热泵地板采暖系统由空气源热泵、循环泵、水系统环路、风机盘管及地板采暖组成,它以空气源热泵作为冷热源,冬季与辐射地板结合用于采暖,夏
3、季与风机盘管结合组成户式中央空调.空气热泵夏季产生7冷水,送至室内风机盘管产生冷风;空气热泵冬季产生35热水,直接通过低温辐射地板采暖。2。两种空调采暖优劣分析这两种空调系统均夏季采用空调室内机供冷,冬季地板空调采用地板采暖系统供暖,另外一种系统采用风机盘管供暖。这两种取暖方式各有利弊,下面通过两种采暖方式多个方面的比较评析,对它们各自的特点作进一步阐述.21地板采暖优劣分析低温地板辐射采暖是以低温热水作为热源,以整个或者部分地面作为散热面辐射板,在通过对流换热加热周围空气的同时,还与四周的围护结构进行辐射换热,从而使围护结构的内表面温度升高,其辐射换热量占总换热量的50以上.地板辐射采暖具有
4、以下优点:(1)地板采暖是一种由下而上的梯度散热,有利于人体健康,符合“头要凉,脚要热”的舒适要求;(2)通过地板辐射热量,不占平面空间,也符合美观要求;(3)这种由下而上的梯度散热,不同于中央空调及暖气片的致热原理,符合节能要求。对于同样的热源,在同等建筑条件和等热源的条件下,地板采暖比空调采暖节能。(4)由于其没有直接的裸露的发热器件,使安全性更高,没噪音。地板空调的缺点是对装修的要求比较高,不能破坏地面,如在地板上打钉子受到一定的限制。地板空调系统冬季机组的出水水温40以下运行,效率较高,可不用设置电辅助加热器.缺点是需要增加一套地板采暖系统,地面需增加100mm 的垫层,投资增加,另外
5、地暖不宜采用间歇运行。另外还需设置循环泵。22中央空调采暖优劣分析中央空调的致热原理是通过动力风的热风取暖形式而达到采暖的目的。相对于地板采暖方式,其优点在于其既可以实现热风取暖,又可以实现冷风降温,也就是所谓的冷暖一体.但同时空调采暖也存在一定的缺点,主要是空调采暖是通过机械动力直接吹出热风,相对于其它两种采暖方式而言,不仅会使室内空气比较干燥,对人体健康不利,而且其热量的流通方式是由上而下,使室内温度上部空间较高而下部空间较低,不符合“头要凉,脚要热”的舒适要求,而这种热流通方式也会严重影响了节能。此外中央空调占的空间比较大,有噪音,造价方面也相对较高,而正常的使用费用也高。3、空调采暖的
6、能耗以重庆市大型公共建筑集中空调系统能耗状况为例,具体说明空调采暖的弊-能耗问题.从表1 中可知,建筑能耗为1.0304.045GJ/(a),空调能耗为0.2581.317 GJ/(a),最大的建筑能耗与是最小的建筑能耗的3。927倍,最大的空调能耗是最小空调能耗的5.105倍。能耗最低的D建筑,在6月9月供冷及11月2月供热,其能耗低的原冈是由于在空调运行管理中注重节能,能根据天气和建筑的具体情况来运行冷水机组和锅炉,其出租率仅为55%。商场的平均建筑能耗为2。431 GJ/(a),平均空调能耗为0.870 GJ/(a);酒店的平均建筑能耗为2.947 GJ/(a),平均空调耗1。1008
7、GJ/(a);综合性建筑的平均能耗为2。223 GJ/(a),1.119 GJ/(a)。空调能耗占总能耗的25。1%53。99%,平均空凋能耗占总能耗的39.67由于没有考虑不开空调系统也要进行室内的通风所消耗的能耗,所以表1显示的空调系统能耗占建筑总能耗相对较小.由表1中可知,综合性建筑的空调能耗占总能耗的百分比相对于其他用途单一的建筑明显偏大,平均空调能耗大于50%,而商场和酒店的平均空调能耗分别为34。59%和34。13。(二)地暖系统供暖几种常见的地暖形式的优缺点:1. 低温地板辐射采暖优缺点11 低温地板辐射采暖具有以下方面的优越性:(1)最舒适的采暖方式 地板辐射散热是最舒适的采暖
8、方式,室内地表温度均匀,室温由下而上随着高度的增加温度逐步下降,这种温度曲线正好符合人的生理需求,给人以脚暖头凉的舒适感受.同时,地板采暖可促进居住者足部血液循环,从而改善全身血液循环,促进新陈代谢,并在一定程度上提高免疫能力。(2)高效、节能、运行费用低低温地板辐射采暖方式可利用余热水、太阳能、地热等各种低温热源。其较对流供暖方式热效率高,热量集中在人体受益的高度内,室内设定温度即使比对流式采暖方式低25,也能使人们有同样的温暖感觉,所以温差传热损失会大大减小.(3)热媒低温传送,在传送过程中热量损失小,热效率高提高室内空气质量使用地采暖时,室内空气流速小,减少了空气中的扬尘和浮游病菌,保持
9、了较好的空气清洁度。地采暖将地面温度均匀加热,室温自下而上逐渐递减,室内温度变化缓慢,能较好保持室温均衡,在停电停水时,室内温度在24小时内仍可保持18,使人不会有忽冷忽热的感觉。(4)不占室内使用面积由于使用地采暖,管道全部埋在垫板以下,取消了居室片及支立管,增加使用面积约2一3(包括暖气罩),便于室内装修和家具、电器用品的布置,又可节省装修费用,更不会影响装修效果,并且有利于隔声和降低楼板撞击声。与其他采暖方式相比,节能幅度约为20,如采用分区温控装置,节能幅度可达到40.(5)使用寿命长,免维护,安全性能好,节约维修费用由于地板采暖盘管全部暗埋在楼板中,所以在采暖运行中如果不是人为破坏,
10、几乎不存在维修的问题,使用寿命在50年以上,不腐蚀、不结垢,大大减少了暖气片跑、冒、滴、漏水和维修给住户带来的烦恼,可节约维修费用。(6)减少楼层噪音目前我国楼板一般选用预制板或现浇板,其隔音效果极差,楼上人走动,就影响楼下,采用地板采暖增加了保温层,具有非常好的隔音效果,可降低噪音污染;地板采暖过程寂静无声,室内环境清静,没有空调噪音,这有助于孩子把注意力集中在学习上,从而有利于提高学习效率.12低温地板辐射采暖方式的缺点:地采暖可维修性差地板采暖属隐蔽性工程,不易维修,装修时要选择耐压耐温耐腐蚀,热稳定性能好的高科技环保管材.铺设木地板会有干裂的麻烦,最好选用复合地板、或大理石。 不便于二
11、次装修由于地采暖的热管道都铺设在地下,二次装修改造地面时,容易损坏地下管道。并且,地板上不宜铺设地毯之类的品,否则容易影响采暖效果。设定温度不能太高,否则将大大降低输送管道的使用寿命.使用受限由于地采暖的送热管道比较复杂,出于防水考虑,卫生间不能使用地采暖。采用地采暖的家庭,在装修时,卫生间需要单独装修,借助其他取暖方式,比如电暖气等,这就导致了在装修时工序比较麻烦。2. 低温热水地暖的优缺点21低温热水地暖的主要优点(1)人居舒适度高。利用散热器的对流供暖方式供暖会使室内温度场有明显的不均衡感、层次感和距离感,而在地面下铺设管线,利用整个地面辐射散热,其室内温度场会相对的均衡、平稳,热源从下
12、而上,符合人体温度需求,使人感觉舒服(如图I、图2、图3所示);(2)能源节能效果好。利用整个地面散热,其散热面积远远大于对流供暖方式散热器的散热面积,也相应地提高了热媒热水的热能利用率,并为降低热水初温提供可能,从而有利于节能。具体节能效果如表1所示;(3)隐蔽于地下,有利于室内整洁,装饰。安置在室内墙表外的散热器给人以突出感,也有碍于建筑装饰和家具摆设;而暗阁式的设计虽然有效避免了这种弊病,却又不利于房屋清洁,并且暗阁在一定程度上阻隔了散热器和室内空间之间的连通性,使二者之间的空气流动性变差,也进一步降低了热能利用率和房屋供暖效果。而地暖系统在地面下铺设管线则不会有上述弊病;(4)有利于分
13、户计算热量。地暖系统在每一户都设有独立、唯一的分水器,有利于安装仪表计算流量和流速,从而计算供热量,分户计量.而对流供暖系统因整栋楼管道连通的缘故,无法实现分户计量;(5)有利于上下楼层的隔音。为使整栋楼管道连通,对流供暖系统要求洞穿室内楼板,孔洞的存在不利于上下楼层的隔音,而易于传音的金属管的存在进一步加剧了这种情况。地暖并不要求洞穿室内楼板,所以有利于上下楼层的隔音。22低温热水地暖的主要缺点(1)有一定的使用条件要求。与对流式供暖较强的简单适用性相比,地暖不具有普适性,对环境、热工条件以及施工设计资质等都有一定要求;(2)程本身设计精密且要求住宅设计有前瞻性。比如地暖需要根据建筑空间、面
14、积精密计算热量需要,以确定管道口径和管网密度等重要数据。另外,占用房屋空间高度,不但隐性地降低了室内层高,而且加重了楼板载荷,要求在楼房初始建筑设计、选材时预留出载荷空间,否则便会因过量载荷而降低建材寿命甚至有安全隐患;(3)工程本身施工流程复杂.施工程序多,建材相对脆弱,要求加强保护,要求施工人员有较高的技术水平和较强的纪律意识;(4)工程可修复程度低。因为隐蔽于地面下、建材相对脆弱,所以二次装修时易被破坏,并且不方便维修,维修时的破坏性很大,会有大面积的损毁,从而给施工人员带来很大的工作量,并给业主带来许多不必要的烦恼。(三) 电暖器供暖1. 几种类型电暖器及其优缺点 11电热汀取暖器这种
15、电暖器体内充有新型导热油,当接通电源后,电热管周围的导热油被加热,然后沿着热管或散片将热量散发出去。当油温达到85时,其温控元件即自行断电。这种电暖器导热油无需更换,使用寿命长,售价一般在400500元之间.适合在客厅、卧室、过道及有老人和孩子的家庭使用,具有安全、卫生、无尘、无味的优点.缺点是散热慢、耗电多。油汀散热片有7片、9片、10片、12片等,可通过选择散热片的多少来调功率的大小,使用功率在1200瓦左右。 12 PTC暖风机它利用风机鼓动空气流经PTC电热元件强迫对流,以此为主要热交换方式。其内部装有限温器,当风口被风机堵塞时,可自行断电。有的还装有倾倒开关,当暖风机倾倒时也能自行切
16、断电源.其输出功率在8001200瓦,可随意调温,工作时送风柔和,升温快,具有自动恒温功能,PTC元件一般都具有防水功能,所以适合在浴室使用,售价在300500元之间,是目前理想的便携式家用电暖器。 1.3 对流式电暖器这种电暖器罩壳上为出气口,下方为进气口,通电后电热管周围的空气被加热上升,从出气口流出,而周围的冷空气从进气口进入补充。如此反复循环,使室内温度得以提高.当进、出口被堵塞或环境温度过高时,温控元件会自动切断电热管电源.这种电暖器使用功率在800瓦左右,还可通过增减电热管的接通数量来调节功率。该电暖器的安全性能较高,运行宁静,缺点是升温缓慢。2. 电暖器供暖的能耗下图为牛春成对5
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