平板型太阳能集热与建筑一体化结构热特性影响因素分析.pdf

节 能 2017年第 1期 ENERGY CONSERVATION (总第412期) 平板型太阳能集热与建筑一体化结构 热特性影响因素分析 金怡红，于国清 (上海理工大学环境与建筑学院，上海 200093) 摘要：太阳能集热器与建筑的一体化后，一体化强热特性参数发生了显著的变化，利用状态空间法模 拟分析流体入口温度和建筑材料特性对集热器效率和墙体热性能。结果表明，流体入 口温度对一体 化墙体中集热器的热效率和墙体的传热量影响很大，采用不同的建筑材料进行一体化，其集热特性变 化不大 。 关键词：太阳能；一体化；热特性 中图分类号：TU832．17 文献标识码：A 文章编号：1004—7948(2017)01—0050～03 doi：103969／j．issn．1004—7948．2017．01．012 l-3计算分析的基本条件 1平板型太阳能集热与建筑一体化结构 模拟计算分析以上海地区典型气象年的典型 1．1状态空间法 气象日为外扰参数，室内环境采用恒温控制，夏季、 状态空间法是建立在现代控制理论的状态变 过渡季节和冬季分别设定为26℃、23℃和 l8℃。 平板型太阳能与建筑一体化墙体结构示意图 量描述的基础上，对控制系统进行分析和综合的方 如图2所示。集热器和建筑墙体各项参数如表 1、 法 。采用状态空间法，可 以在空间上进行离散 ，而 表2所示。集热流体工质质量流量取为0．02kg／ 在时间上保持连续；将热传导方程转化为一系列离 (m2·s)，夏季、过渡季节和冬季的集热器入 口流体 散节点温度的常微分方程，并可直接得到积分形式 温度分别设定为30℃、25℃和2O℃。在模拟计算 的解。 分析中，采用状态空间法 对1个月时间周期的气 1．2一体化墙体结构离散 象参数进行计算，取时间周期的末尾计算数据作为 要建立一体化结构的热平衡方程，首先需要对 模拟计算结果来进行分析研究，以便于排除人为假 一 体化结构进行空间离散化，如图1所示。根据一 设的初始条件对计算结果的误差影响。 体化墙体的传热机理和结构离散示意图，可以分别 流体 吸热 空气玻璃 保温层 管道 板 间层 盖板 建立集热器玻璃盖板、吸热板、集热流体、背部保温 层和各层墙体温度节点的热平衡方程。 图2 平板型太阳能与建筑一体化墙体示意图 2流体入口温度的影响 室外 室 内 一 体化墙体中集热器的热效率和流体进出口