我国建筑热工与太阳能资源分区
一、建筑热工设计分区
根据国家标准《民用建筑热工设计规范》,我国建筑热工设计分区分为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。严寒、寒冷地区都有冬季供暖需求。新疆太阳能厂家了解到随着人们生活水平的提高,夏热冬冷的部分地区也开始出现冬季供暖的需求。
二、太阳能资源分区
我国太阳能资源分为4类地区,即Ⅰ类:太阳辐照量>6700MJ/(m2·a)的资源极富区;Ⅱ类:太阳辐照量在5400~6700MJ/(m2·a)的资源丰富区;Ⅲ类:太阳辐照量在4200~5400MJ/m2·aⅢ的资源较富区;Ⅳ类:太阳辐照量<4200MJ/(m2·a)的资源一般区。
三、采暖区的太阳能资源状况
我国同一热工设计分区的太阳能资源有所不同,但2/3以上的采暖地区属Ⅱ类以上地区,其余的采暖地区包括东北、河南、江苏大部,内蒙古、河北、山东、山西、陕西的部分地区也都属Ⅲ类地区,表1给出了我国部分采暖区的太阳能资源分布情况。
四、系统选择与模拟
1系统选择
从以上分析可知,太阳能的能流密度低,不同地点的太阳能资源相差很大,随着季节和时间变化太阳能也有所不同,同时太阳能光热转化设备的性能除了受太阳辐照的影响外,还和其所处环境的温度、风速、系统运行方式等有密切关系。因此,太阳能供暖系统的设计比常规采暖系统复杂。
采用哪种太阳能供暖系统与建筑物位置、形式、供暖能耗和建筑功能等多种因素有关,为了具有一定的代表性,我们选择在我国采暖地区比较常见的多层居住建筑为参照建筑进行研究,住宅楼地上5层,每层建筑面积750m2,共计3750m2,朝向正南,屋顶为40º南北等坡屋顶,共分3个单元,每单元每层2户,住宅按照其所处地区的节能设计标准设计。
根据这种情况,可选择两种最基本的系统形式,一种是单水箱间接式太阳能供暖系统,一种是双水箱间接式太阳能供暖系统,集热环路工质采用防冻液,辅助热源采用天然气。由于太阳能集热器的集热效率与其工质温度与环境温度的差值有关,温度差越大,热损失越大,效率降低,因此在选择供暖系统末端时应该选择供水温度要求低的形式,为此可选择低温热水地板辐射供暖系统。
2系统模拟
为了得到太阳能供暖系统的准确性能,需要利用软件对其进行逐时模拟计算。气象数据是系统模拟最重要的基础数据。此次计算模拟我们采用的是在EnergyPlus官方网站上免费提供的我国数十个城市的气象数据。很多软件如TRNSYS都有调用EnergyPlus气象数据的模型。
系统中各个部件的性能也是系统模拟的重要数据,与水泵的特性曲线、水加热器的效率等数据相比,太阳能集热器瞬时效率曲线和入射角修正系数对于太阳能供暖系统来讲显得更加重要。
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