主被动式太阳能联合采暖系统对室内舒适度的影响研究

摘要

甘南藏族自治州地处青藏高原东北边缘与黄土高原西部过渡地段，属太阳能资源较丰富区和建筑气候严寒地区，常年气温较低，昼夜温差大，采暖季长达7个月，冬季采暖主要以煤炭和牛粪直燃为主，不仅室内舒适度差而且环境污染严重。因而利用当地丰富的太阳能满足冬季采暖需求，不仅有望提高室内舒适度，而且有助于减少生态破坏和环境污染。 本课题以一座位于甘南藏族自治州合作市佐盖曼玛乡上浪坎木村的被动式太阳能单体建筑为研究对象，将其传统采暖方式改造为太阳能主被动联合采暖。选取与改造前基本相同的被动式太阳能单体建筑作为对照，依据（GB50785-2012）《民用建筑室内热湿环境评价标准》和（GBT18883-2002）《室内空气质量标准》，连续测试了177天的室外环境参数、室内的温湿度分布和各种室内污染物含量等，并在此基础上分析了室内温度场分布、室内温度波动度等。最后依据PMV-PPD指标和室内空气质量综合指数评估了室内热环境和室内空气质量，揭示了太阳能主被动采暖建筑的室内舒适度。主要研究结果如下： （1）太阳能主被动采暖建筑的室内热环境、风环境和湿环境均优于传统方式采暖建筑。在整个采暖季中，太阳能主被动采暖建筑基本满足《农村居住建筑节能设计标准》（GBT50824-2013）的规定，且室内平均温度比传统方式采暖建筑高5~6℃，室内温度分布更均匀。主被动太阳能采暖建筑的室内最大相对湿度为55%，最小相对湿度为47%，室内风速接近于0，室内基本无风感，较传统采暖建筑波动度更低，室内风速更小。 （2）太阳能主被动采暖建筑与传统采暖方式建筑相比，室内空气品质更优。太阳能主被动采暖建筑室内的SO2和CO的1小时均值、VOC的8小时平均值、CO2、PM10和PM2.5的日平均值均满足国家标准（GBT18883-2002）《室内空气质量标准》的规定。传统方式采暖建筑室内污染物浓度均高于太阳能主被动采暖建筑，其中SO2、NO2、CO2和PMl0的浓度均低于标准值，PM10明显的超标。 （3）利用PMV-PPD评价指标和室内空气质量综合指数对太阳能主被动采暖建筑室内热舒适度和室内空气质量进行了评价和等级评定，其中3月份、4月份和10月份室内热环境满足国家Ⅰ级标准；2月份和11月份达到了热内热环境Ⅱ级标准；由于1月份和12月份是室外气象条件恶劣，室内热环境等级为Ⅲ级，室内热舒适度较差。室内空气质量在整个采暖季中均满足Ⅰ级标准。将室内热舒适度评价等级和室内空气质量等级相结合，对室内舒适度进行了综合等级评定，其中3月份、4月份和10月份的室内舒适度等级为Ⅰ级，2月份和11月份的等级为Ⅱ级，1月份和12月份的室内舒适度大于Ⅲ级。 本文创新点：首次将主被动太阳能采暖系统应用于甘南藏区，对该地区主被动太阳能采暖建筑的室内热环境和室内空气质量进行了整个采暖季的对照测试分析，并对其进行了完整的室内舒适度评价，对太阳能采暖在该地区的推广具有极其重要的意义。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 主被动太阳能采暖概述及其研究现状

1.2.2 建筑室内舒适度研究现状

1.2.3国内外研究现状的总结与启示

1.4本课题研究的目标、内容和意义

1.4.1研究目标

1.4.2研究内容

1.4.3研究意义

1.5本章小结

第2章 甘南地区主被动太阳能采暖系统

2.1 甘南地区自然条件与建筑风格

2.1.1 自然条件

2.1.2 建筑风格

2.2主被动式太阳能联合采暖系统

2.2.1主动式太阳能采暖系统

2.2.2 被动式阳光间

2.3 本章小结

第3章 建筑热过程分析

3.1 建筑热过程影响因素分析

3.2 供能系统分析

3.2.1 主动式太阳能供能分析

3.2.2 被动式太阳能供能分析

3.3 阳光间内热平衡分析

3.3.1 白天阳光间内热平衡分析

3.3.2 夜间阳光间内热平衡分析

3.4 建筑室内热平衡分析

3.4.1 白天室内热平衡分析

3.4.2 夜间室内热平衡分析

3.4 围护结构外表面的热平衡分析

3.4.1 围护结构内表面的热平衡分析

3.4.2 围护结构外表面的热平衡分析

3.4 本章小结

第4章 室内舒适度试验分析

4.1 试验

4.1.1试验目的与方法

4.1.2测点布置及测试仪器

4.2整个采暖季的室外气象条件分析

4.2.1太阳辐射强度

4.2.2室外环境温度

4.2.3室外风速和室外湿度

4.3主被动系统供热量分析

4.3.1主动式系统供热量分析

4.3.2被动式系统供热量分析

4.4太阳能炕测试分析

4.5室内热环境对比分析

4.5.1各月份典型日室内温度

4.5.2平均辐射温度和体感温度

4.5.3室内湿度和风速

4.5.4室内竖直温度

4.5.5阳光间内热环境

4.6 室内空气质量

4.6本章小结

第5章 室内舒适度评价

5.1 室内热舒适度评价

5.2 室内空气质量评价

5.3 室内舒适度评价

5.4 本章小结

结论与展望

结论

本文的创新点

尚待解决的问题

展望

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间发表的论文及专利

附录B攻读学位期间的获奖情况