太阳能烟囱 讲解.ppt

如何提高其通风效率？ 太阳能烟囱的结构形式、 空气通道宽度、 进口面积、出口面积、 壁面热流、 太阳辐射强度、 烟囱的高度和深度（玻璃盖板与集热墙的间距）对建筑物所形成的速度场、温度场 目前有关利用太阳能烟囱强化自然通风的研究主要集中于烟囱的高度和深度以及进口面积的优化，通过实验研究和理论模拟得到最大气体流速条件下对应的结构参数。 Bansal等人定性地分析了太阳能烟囱与风塔共同引发的自然对流，结果预测出太阳能烟囱的效果在低风速下较好。Bouchair对典型的空洞太阳能烟囱用于室内时的自然对流过程进行了实验研究，研究发现存在一个可以获得最大通风量的最佳太阳能烟囱高度和空气通道的宽度的比值 研究得出：通风量随着烟囱深度的增加而增加，但当烟囱的深度高度之比达到0.4时，出口端会出现逆流现象，抑制通风量的增加。Bouchair等在实验室条件下对太阳能烟囱进行全尺寸的实验研究，其太阳能烟囱高度为2m，宽度为4m，深度在0.1~1m之间变化，实验结果表明：存在一个可以获得最大通风量的最佳宽度与高度比，如果烟囱宽度过大，在通道中心存在空气回流现象，当深高比超过0.15时，烟囱内的空气质量流量开始降低，最佳深度高度之比为0.1。 2003年，王丽萍利用实验模拟主要分析了Trombe墙体式太阳能烟囱的特性，得出： 太阳能烟囱的通风量随着太阳辐射强度和烟囱高度的增加明显增加。 对于Trombe墙体式太阳能烟囱，存在可以得到最大通风量的空气通道宽度与太阳能烟囱高度最佳比值，这个比值与进口设计有关，近似的可以认为在大多数情况下，太阳能烟囱的最佳空气通道宽度等于太阳能烟囱高度的1/10。并且从数值结果可以看出，获得最大通风量的太阳能烟囱的最佳空气通道宽度在0.2-0.3m之间。 对于Trombe墙体式太阳能烟囱，高度应大于1m，最佳的结构尺寸为空气通道宽度与高度比约为1/10；进出口宽度应大于0.1m，进出口宽度与高度比约为3/20。 2004年，赵平歌对太阳能烟囱自然通风模型进行了数值模拟研究，分析了太阳能烟囱在多种情况下的气流的温度场和速度场分布，从而得到通风量与烟囱的高度、进风口面积、出风口面积的关系。文章中根据受热侧面的位置、数量变化和出风口位置变化，将其分为四种自然通风方式： ①单个侧面受太阳辐射热，出风口开在受热面一侧的自然通风方式； ②单个侧面受太阳辐射热，出风口开在非受热面一侧的自然通风方式； ③两相邻侧面受太阳辐射热，出风口开在受热面一侧的自然通风方式； ④两相邻侧面受太阳辐射热，出风口开在非受热面一侧的自然通风方式。 则受热面和出风口位置的变化对应四种自然通风方式，对于每一种自然通风方式，依次研究受热面温度TW，烟囱高度H，长度L，宽度B，出风口与进风口面积之比Ar对通风量的影响，以便找到太阳能烟囱通风量的变化规律。作者通过建立实际模型加以分析，得出了如下结论： ①烟囱内空气流速较小,通风量也较小，可以考虑适当采用风机或在烟囱下部设集热板以加大通风效果。 ②烟囱通风量大小与烟囱的高度，宽度，进、排风口面积及太阳辐射热等因素有关，且通风量达到最大值时，烟囱的宽高比约取1/10。 ③通风量随着烟囱高度的增加而增加，但由于烟囱断面的大小对有限空间内对流换热影响很大，当烟囱内出现换热充分发展区后，再增加烟囱高度对换热影响不大，从经济角度看，烟囱高度可以依据B/H的最佳值由烟囱断面宽度来确定。 2005年，苏醒等人对太阳能烟囱自然通风模型进行了理论分析和数值计算，得出了通风量与烟囱高度、宽度及太阳辐射强度之间的关系。最后提出了太阳能烟囱在应用中应注意的几个问题。 ①建筑的自然通风系统能否采用太阳能烟囱首先要从3个方面来考虑：当地太阳辐射强度和日照率等气候条件，建筑径深和朝向，居住者的热舒适要求。 ②风压也是影响自然通风的重要因素，因此烟囱的出口应处于风压负压区，这样可以利用风压来加强烟囱效应，同时还可以避免产生倒灌气流。 ③对于较高的建筑，顶层的房间易处于热压中面以上，这样其他房间的热空气会流入，因此需要单独考虑，为此，可将那些热压中和面以上的房间隔断，同时在屋顶添加单独的风道来增加此层房间的热压，引入新鲜空气。 ④为了在夏季达到更好的冷却效果,可与夜间通风结合起来设计。另外，由于自然通风受气候变化的影响很大，为满足全年的使用要求，应结合机械通风来辅助控制。 ⑤在设计太阳能烟囱系统时，可将太阳能烟囱与其他建筑构件如风塔、天井、楼梯间等结合起来构成整体系统以充分利用太阳能，强化自然通风。 2005年，杨卫波[19]等人利用传热学理论，采用能量平衡法导出太阳能通风墙的一个简化数学模型，并就通风墙的结构尺寸与室外气象参数对其通风性能的影响进行了模拟计算。结果表明： ①墙面宽度与高度的增加有助于改善太阳能通风墙性能，但空气层厚度不能盲目增大。