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传统能源的大量消耗和日趋枯竭,已严重影响了人类社会的可持续发展。太阳能建筑作为开发和利用新能源的重要内容,有着巨大的社会效益和经济效益。我国是太阳能资源十分丰富的国家,为太阳能的利用提供了有利条件。太阳能在建筑中的热利用即太阳能采暖,有着广阔的市场应用前景。本课题针对太阳能建筑中的主要问题,即集热和储热系统,进行以下四方面的研究。(1)设计了一种太阳能平板集热/储热系统,将集热器与储热单元结合在一起,达到了既能有效地将太阳能储存、又能减少集热器热损失并提高热效率的目的。通过对集热/储热系统和普通集热器传热过程的分析,建立了热网络图,计算出了两者的理论热效率,对比显示前者远远高于后者。(2)设计建造了屋顶集热式太阳能供暖系统,该系统将太阳能空气集热器安装于平房房顶,用管道和轴流风机将热空气引入室内,为太阳能建筑供暖。经热工计算,求得实验用太阳能建筑耗热量和所需集热器的面积。将设计的集热器应用于屋顶太阳能供暖系统,通过实际测试验证系统的供暖效果。结果显示,在冬季晴朗的白天(江苏镇江),屋顶集热式实验太阳能建筑的室内温度最高可达20℃,平均温度约为18℃,比对照房间温度高约6℃。进入房间的平均热流量(持续5小时)可达2276W(134W/m~2),而房间热负荷为2038W(120W/m~2),前者比后者高约10%。而对于一般保温较好的建筑物,单位面积的热负荷为30 W/m~2。因此,如果加强房屋保温,并增加储热系统,白天的富余热能完全可以满足夜间供暖的需要,从而实现冬季24小时为建筑物有效供热。(3)设计安装了壁挂集热式太阳能供暖系统,该系统将太阳能空气集热器安装于建筑南外墙上,集热器出口安装一小型风机直接接入室内,将热空气导入太阳能建筑中为其供暖。对于壁挂集热式实验太阳能建筑,室内温度最高可达24℃,平均温度约为21℃,比对照房间温度高约6℃,比环境温度高约11℃。进入房间的平均热流量(持续6小时)可达779W(27W/m~2),而房间热负荷为493W(17W/m~2),前者比后者高约37%。因此,本壁挂集热式太阳能建筑供暖系统在冬季可有效为房间供暖,多余的37%的热量可以利用储热装置储存起来,从而实现夜间和阴雨天的供暖。(4)最后,在分析了各种储热材料的基础上,选择石蜡作为太阳能建筑的相变储热材料(PCM),对其各种性能进行了实验研究,对石蜡在储热过程中存在的问题提出了相应的解决方法,并针对本太阳能建筑设计了两种储热方案,其可行性还有待进一步实验验证。