住宅建筑中的太阳能新风系统性能研究

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为缓解传统新风系统存在的节能局限与季节性使用短板问题,本文提出一种更加高效节能、更加经济适用的新风供应方式——太阳能新风系统。该系统中集成太阳能技术和热回收技术,可对周围可用能进行主动回收利用,在新风进入室内前对其进行预处理,在排风离开建筑前对其进行再利用,在满足室内人员新风需求的基础上,减小机械新风引入对建筑室内环境的破坏,同时在有太阳辐照时输出电能,助力我国“双碳”目标尽早实现。本文开展的研究工作主要包括以下几方面:(1)针对寒冷地区气候特性,对传统热回收新风系统的结构形式进行改进,根据改进后的太阳能新风系统四种运行模式的运行特性,确定了系统的运行控制策略;利用TRNSYS软件搭建其在高性能住宅建筑中应用时的能耗仿真模型,为进一步研究系统的运行性能提供理论基础。(2)基于所建立的系统能耗仿真模型,以北京地区为例,对系统在寒冷地区高性能住宅建筑中使用时,建筑负荷的变化情况,系统在典型工况与长期工况下工作时的运行性能和能耗变化进行了模拟。结果表明,相比传统热回收新风系统,目标系统对新风的预处理效果更佳,新风热负荷和冷负荷分别降低了16.03%和48.11%,年累计预热量和预冷量分别提高11.39%和202.08%,预热效率和预冷效率分别提高了16.46%和352.97%。验证了目标系统结构与运行策略的可行性与适用性。(3)对比分析目标系统室外侧装置的安装朝向、光伏空腔厚度和系统应用地区的气象条件对系统运行性能的影响,确定了目标系统室外侧装置的最佳安装朝向为南向,最佳光伏空腔厚度为10cm,系统同样适用于严寒地区的高性能住宅建筑。(4)基于仿真模拟结果,立足系统全生命周期,分别从节能、环保和经济效益三个方面与传统热回收新风系统进行对比分析,结果表明,目标新风系统的年累计耗电量降低了3.92%,年累计综合节能量提高了293.14%。证实了本文所提太阳能新风系统具有明显优势。
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