暖通工程師考試輔導:太陽能采暖降溫凈化器
一、太陽能采暖降溫凈化器的技術原理和功能
(一)太陽能采暖降溫凈化器的技術原理
太陽能采暖降溫凈化器的原理是:在陽光的作用下,利用單位體積的冷熱空氣密度差所產生的微循環(huán),來實現(xiàn):“冬季供暖,同時凈化室內空氣,夏季降溫”的目的。
(二)功能
1.冬季供暖
進入秋季,太陽高度角一天天地減小,太陽能采暖降溫凈化器就開始了為建筑供暖,換季閥1關閉,出風口2在冬季陽光天不斷向室內提供45~65℃(經實測)熱風,室內也開始不斷吸收、儲備熱量。冬季的平均室溫保持在17℃以上,嚴冬也能保持在平均16℃以上,夜間平均室溫15.5℃,就是冬季早晨氣溫最低時,室溫也在15.1℃以上。冬季平均最高室溫在19.5℃以上??諝鈨艋b置3的作用是把室外進入室內的空氣凈化。
冬季陽光天,每天約有3~5小時的陽光,冬季陽光約300w/m2左右的能量,假如每間房安裝3m2太陽能采暖降溫凈化器,那么,每間房每小時又相當于1 .05kw/(m2?h)電熱能量,每天相當于3~5度電能的熱量補充到室內,相當于1 500w熱風機工作2~3個小時。由于節(jié)能建筑外圍護墻體的熱損失小,保溫性能好,利用太陽能完全能解決住宅的冬季供暖。在極端環(huán)溫時,偶爾用一次電熱器略作補充,即可舒舒服服過冬。在國家建設部科技推廣促進中心的推薦下,太陽能采暖降溫凈化器已第二批應用在了諸城市建設部建筑節(jié)能住宅示范小區(qū)建材城3號住宅樓。
2.夏季降溫
夏季,打開采暖降溫凈化器頂部的排氣孔1,使室內空氣經采暖降溫凈化器后,通過頂部排向室外,北墻外的冷空氣進入室內,冷熱空氣的不間斷循環(huán),使室溫降低。由于南立墻體表面安裝有采暖降溫凈化器,其保溫隔熱層2阻隔了陽光對南立墻面的輻射熱量,使南向墻體3不再儲存熱量,夜間無陽光時,也不再向室內輻射熱量,墻體溫度與室溫平均,不象傳統(tǒng)建筑,晚間沒有太陽時,南墻體還在不間斷地向室內輻射熱量。安裝太陽能采暖降溫凈化器的房間,夏季室內溫度要比傳統(tǒng)建筑的室內溫度低4~6℃。
3.凈化室內空氣
冬季,由于環(huán)溫低,房間的門窗緊閉,室內空氣不流通,安裝有太陽能采暖降溫凈化器的房間,在陽光的作用下,一是經過采暖降溫凈化器的空氣里的細菌、病毒等被陽光中的紫外線全部殺死。二是采暖器中的高溫使細菌脫水、干燥而死亡。三是空氣中的許多有害物質在陽光的作用下降解。在溫度的作用下熟化,達到殺滅細菌的目的。同時,去除異味,使塵埃脫濕沉降,使室內空氣得到不斷的過濾、凈化,保持清新。
二、太陽能采暖降溫凈化器的應用實測效果分析
(一)測試內容和測試情況
1.測試內容
1)安裝太陽能采暖降溫凈化器的房間。
2)南立墻面窗外溫度。
3)天氣預報紀錄。
2.測試儀器和測試情況
1)室內測溫采用上海氣象儀器廠產的zji―2a(2b)型周記式溫濕度測試儀。
2)測測情況
2000年2月12日~17日,室內測溫儀放在南立墻面太陽直接照射的位置,測得的最高室溫達25℃。2000年2月18日起,將測溫儀移至室內靠北墻的位置,避開了陽光的直接照射。天氣預報是紀錄氣象臺發(fā)布的氣象信息。
3.測試情況說明
1)2月12日~17日,室內測溫儀是放在室內靠南墻有陽光的位置,最高室溫是25℃。2月18日~ 3月11日,測溫儀一直靠室內北墻無陽光照射的位置,最高室溫21℃。
2)窗外環(huán)境溫度在29天的測試中,其中17.5℃一天;14℃兩天;其余26天的最高溫度均在1.5~9℃之間。
3)天氣預報最高溫度;16℃一天;14℃三天;12℃兩天;其余23天均在2~10℃之間。
4)天氣預報的最低環(huán)溫是-5℃,平均-1.8℃.
5)南窗外實測平均溫度:4℃,天氣預報平均溫度3.5℃,相差0.5℃,基本一致。
(二)太陽能采暖的效果分析
1.經測試室溫最高可達25;最高平均溫度19.5℃;最低溫度12.5℃,最低平均溫度15.1℃;總平均溫度17.3℃;均高于人體生理要求的基本環(huán)境溫度12℃。
2.低溫出現(xiàn)的時間是在早晨6點至7點,而且這個時間正是人們上班、上學、晨練等活動的時間,對人們的生活影響很小。
3.在29天的測試中,只有2月12日、13日、14日三天為12.5℃,15日為13℃,16日之后均在14℃以上。因為是新建住宅,采暖降溫凈化器安裝之前,室溫已降至最低溫度,可以斷定,新房經過人們的一年居住后,冬季室內最低溫度可達16℃以上,甚至會更高。
4.從測試數(shù)據(jù)可見,晚上21點~23點的平均室溫均在16℃以上,對人們的活動、入睡影響不大。若遇極端天氣,啟動電褥子或電暖氣等輔助熱源即可過冬。
(三)太陽能降溫的效果分析
1.傳統(tǒng)建筑夏天室內熱,原因是從春天開始,白天陽光的直接照射,將熱量儲存在南立墻體內,不易散出,到了夏天的夜間,南立墻體的溫度已超過30℃以上,熱量不斷地向室內輻射。所以室內溫度高而且熱。
2.夏天,太陽能采暖降溫凈化器的作用,一是隔斷了陽光直接照射,南立面墻體不能儲存白天的陽光熱量,夜間墻體不再散發(fā)熱量。三是太陽能采暖降溫凈化器在白天接受陽光加熱時,抽出室內熱空氣,排向室外,由于夏天門、窗都是敞開通風的,熱空氣排出后,北向的冷空氣又馬上補充進來,進而達到降溫的目的。所以無論白天、晚上室內溫度平穩(wěn),低于傳統(tǒng)建筑4~6℃。
五、資源、技術現(xiàn)狀與市場前景
(一)資源與技術現(xiàn)狀
1.資源上可行。我國除重慶地區(qū)外,絕大部分地區(qū)屬陽光資源豐富區(qū)。年太陽輻射量>4.2~5.4gj/m2,具有很好的開發(fā)前景。
2.技術上成熟。
1)經過近20年的研究、試驗、試點、示范,太陽能采暖技術日趨成熟,特別是國家十分重視,各級政府成立了墻改辦,打破了五千年來的秦磚漢瓦。采用新材料、新工藝、新技術和新產品,使建筑的保溫性能大大提高,建筑熱損失降低,能耗減小,每天的度日值大大縮小,可使充分利用太陽能為建筑供暖成為現(xiàn)實。例如:外圍護節(jié)能墻,雙層、多層保溫窗的應用等。為安裝太陽能采暖降溫凈化器創(chuàng)造了條件。
2)太陽能采暖降溫凈化器的生產工藝技術成熟,特別是新材料,如:不銹鋼、彩鋼板材、各種塑鋼型材、聚氨脂材料、聚碳酸脂中空陽光板、太陽能彩色涂層等新材料的上市,使太陽能采暖降溫凈化器的性能更加穩(wěn)定,使利用太陽能采暖降溫凈化器與建筑風貌和色彩的結合更加完美。
(二)市場前景
1.太陽能采暖降溫凈化器產品,在性能一致前提下,根據(jù)制作材料分為高、中低三個檔次,用戶可根據(jù)自己的需求任意選購。
2.特別適用于大、中、小學校,一是絕對安全;二是可為國家和學校節(jié)省大量的人力、物力和財力。
3.中國有9億人口的廣大村鎮(zhèn),集中供熱很難解決,采用太陽能采暖降溫凈化器既節(jié)省能源,又保護了植被、保護了環(huán)境,還提高了生活的舒適度,市場前景非常廣闊。
四、結論
安裝使用太陽能采暖降溫凈化器具有以下特點。經歷十幾年的實際應用研究,效果理想,切實可行。試點已通過山東省建設廳驗收。只利用陽光和室內空氣,不用煤、油、電、氣、水和柴草等任何常規(guī)能源。無任何污染。絕對安全。安裝在南立墻外面,不占據(jù)室內空間。無轉動設備,在全封閉的干燥環(huán)境中運行,使用壽命可大于30年。不用采購、運輸、儲藏,不需人員值守管理。初裝成本低,按現(xiàn)行采暖費價格標準,當年即可收回初投資。市場巨大,特別是無集中供熱的小城鎮(zhèn)和廣大農村。產多?多樣,有利于保護城市建筑風貌,有利于大面積推廣。
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