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随着人们生活水平的提高,我国采暖空调能耗面临着严峻的挑战,减少对一次性能源的使用、降低采暖空调能耗及开发利用新能源已经成为我国可持续发展的关键。被动式太阳能建筑是一种直接利用太阳能进行采暖降温的建筑形式,且已经证明可以大大的减少采暖空调能耗。建筑蓄热作为被动式太阳能建筑中不可缺少的一环对于调节室内温度、提高室内环境舒适性等起着重要的作用,相关问题的研究也越来越受到关注。 然而,目前关于在被动式太阳能建筑中起主要调节作用的建筑蓄热的研究主要集中在白天集热性能方面,忽略了墙体蓄放热特性方面的研究,且太阳能建筑的蓄热部位还应包括除南墙外的其他墙体、地板、屋顶等,但相关的研究目前很少论文发表。因此,本课题从整个建筑围护结构体系蓄热的角度出发,研究墙体蓄放热特性及其对室内热环境的调节作用。所得结论对于优化被动式太阳能建筑的蓄热设计及太阳能建筑的推广应用均有积极的意义和一定的应用价值。 首先,本文对被动式太阳能建筑中蓄热墙冬季的蓄放热过程及传热过程、夏季结合遮阳、通风的降温效果进行实验研究,研究结果表明:外保温条件下,墙体内表面温度主要受室内热环境影响,墙体内外表面温度时间延迟仅1~2小时左右,且重质墙体与轻质墙体的时间延迟没有明显的差别;无保温的南向集热蓄热墙体传热可延迟3~9小时,更有利于调节室内温度波动,但夜间热损失较严重;在保温作用下,墙体朝向对传入室内热量的影响不大;冬季集热蓄热式太阳能建筑室内温度能够高出普通建筑1~5℃,夏季不采取任何任何降温措施时太阳能建筑室内可以比普通建筑低1~2℃。采用夏季外遮阳结合通风可以有效减少南向集热蓄热墙体82%的太阳得热,进一步降低室内温度1~2℃。 其次,提出了一个可以预测特朗贝墙蓄放热特性的简化数学模型,借助计算程序对其进行求解,并验证了模型的正确性。利用模型讨论不同气象条件下蓄热墙的厚度、热容量及导热系数对其蓄放热特性的影响,分析不同蓄热部位下,蓄热材料的热容量、厚度对冬季采暖负荷的影响及其结合通风、遮阳作用下其夏季降温效果。分析结果表明:蓄热容量及厚度对墙体蓄放热特性及室内冷热负荷均有着重要的影响,不同蓄热部位存在着一个最佳的墙体厚度;遮阳可以有效的降低室内冷负荷,当考虑南窗及南向集热蓄热墙全遮阳时可减少40%的冷负荷;结合夜间通风可进一步降低冷负荷,重质建筑结合夜间通风降低冷负荷的效果更加明显,但当夜间通风换气次数超过30次/h时,不同蓄热水平的室内冷负荷随通风换气次数的增加变化不大。