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（建筑工程管理）新型的与建筑一体化太阳能双效集热器系统

壹种新型的和建筑壹体化太阳能双效

集热器系统的实验研究

工程概况：

壹种新型的和建筑壹体化太阳能双效集热器系统，该系统有俩种工作模式:被动采暖工作模式和集热水工作模式。由系统工作在被动采暖工作模式下的实验结果能够得到:系统房间内空气存在温度分层现象，测试期间上下位置最大温差为4.2℃，平均温差约为2.7℃;系统在被动采暖工作模式下工作时对房间温度的提高作用明显，实验测试结果显示，实验期间系统房间平均温度达到24.7℃，相对环境温度升高平均达到19.9℃。通过系统以自然循环方式工作在集热水工作模式下的实验测试结果，能够得到实验期间在集热水工作模式下系统的热效率为52.8%，集热器单位面积太阳得热为4.16MJ/㎡。

引言

太阳能在建筑中的热利用技术在国内外已有壹定发展，其中太阳能制热水和太阳能采暖是最为普遍的俩种应用形式。太阳能用于供暖的第壹次大规模研究是1939年在麻省理工学院开始的。从1939——1961年相继建成了四幢小型建筑，每幢建筑都是部分由太阳能供热，系统需在不使用时放空集热器以防水在其中冻结。之后提出多种太阳能建筑供暖系统，如Trombe墙系统、改进后的复合Trombe墙系统和新型光伏Tinmbe墙系统〔为解决传统Trombe墙功能单壹等问题而提出)等。这些系统的提出，推进了在建筑中应用太阳能供暖技术的发展，但仍存在壹些问题有待完善。壹般来说，在冬季，太阳能供暖系统能够很好地满足建筑采暖需求，但在建筑无需供暖的时期(特别是夏季)，太阳能供暖系统会造成系统全年使用率低，且影响系统使用的经济性，且易造成建筑过热问题。在太阳能制热水

应用方面，由于太阳能热水系统具有相对简单、技术较成熟且成本较低的

特点，成为太阳能热利用技术中发展最快、应用最为普通的技术，同时随着太阳能制热水应用的发展，传统热水系统的壹些局限性也逐渐显现:太阳能热水系在冬季寒冷地区应用时，水温过低甚至系统结冻会造成系统无法有效使用;传统安装方式将系统安装于建筑屋顶，安装不美观则影响建筑美观甚至城市整体形象，而且高层建筑屋顶面积无法满足需求等。因此为对太阳能制热水系统进行改进，提出了太阳能热水墙的概念，该系统的提出能够解决传统系统安装于建筑屋顶而遇到的屋顶面积不足的问题，且且安装方式的改进，使系统更美观，但对于热水系统在冬季使用时所出现的问题未得到根本解决。

为解决之上问题，本文提出了和建筑壹体化太阳能双效集热器系统，该系统有俩种工作模式:被动采暖工作模式和集热水工作模式。在全年建筑需供暖的时期(如冬季)，系统以被动采暖工作模式运行为室内房间供暖，在全年其他时期特别是夏季，系统转换成集热水工作模式以提供生活用热水。该系统能够避免单独应用太阳能被动采暖系统在夏季易造成的建筑过热而制约其推广应用的问题，而且仍能够有效利用太阳能提供生活热水。

为对该新型系统进行研究，本文以热箱为基础，建立了和建筑壹体化太阳能双效集热器系统的测试平台，且针对系统俩种工作模式分别进行了实验测试和分析。

和建筑壹体化太阳能双效集热器系统构成及实验装置

和建筑壹体化太阳能双效集热器模块是本系统的核心部件，该模块是在普通平板集热器的原理基础上改造而成，其区别于普通平板集热器的特点是双效集热器里有壹个特别加宽的空气间隙空间，且且集热器背面上下位置开有俩个矩形的开口，如图1所示

为了对和建筑壹体化太阳能双效集热器系统进行研究，本文在热箱基础上搭建了该新型系统的实验测试平台。如图2、图3所示，该平台包括热箱房间、和建筑壹体化太阳能双效集热器模块、上下风口、蓄热水箱、阀门和管路等。热箱房间除南墙和外环境接触外，其他5面墙体处在壹大房间内而和外环境隔离。墙体为轻质保温墙体。房间尺寸南北宽2.90m、东西长2.97m、高2.60m。模块结构尺寸为高1.945mx宽0.945m，空气层厚度为0.16m。为增强模块的集热性能，模块的铜铝复合吸热板表面覆盖有选择性吸收涂层(涂层吸收率0.95，发射率0.15)。系统的工作原理是:在被动采暖工作模式下，阀门关闭，系统的上下风口开启，从而使建筑房间和集热器相通，集热器特别设计的加宽的空气间隙层成为通风流道，流道内空气在集热器加热而造成的热虹吸作用下自下而上流动，从而向建筑室内供暖;在集热水工作模式下，系统上下风口关闭，阀门开启，蓄热水箱中的水通过管路和集热器的水管相通，系统以自然循环工作方式使用而提供生活用热水。

实验测量系统在系统主要位置布置有铜壹康铜热电偶以测量相关位置温度，主要位置包括上风口中央位置、热箱房间的上中下3个高度位置、蓄热水箱中的上中下3个位置。测量系统仍包括测量环境温度，且通过IBQ-2总辐射仪测量南向竖直面