太阳能烟囱_TROMBE墙复合结构的性能研究
PV-Trombe墙系统的实验研究
学士学位论文PV-Trombe墙系统的实验研究Experimental Study on PV-Trombe Wall System2022年4月26日目录摘要 (2)Abstract (3)第1章绪论 (4)第1节太阳能光伏与光热技术 (4)第2节太阳能光伏建筑一体化与光热建筑一体化 (7)第3节太阳能光伏光热建筑一体化 (9)第2章PV-Trombe墙系统 (13)第1节PV-Trombe墙系统的工作原理 (13)第2节PV-Trombe墙系统的数学模型 (17)第3章PV-Trombe墙的实验设计与性能探究 (23)第1节试验设计与试验安排 (23)第2节实验综合分析 (25)全文小结 (35)参考文献 (35)摘要在能源紧缺，资源告急，环境污染日益严重的今天，充分利用太阳能是解决当今社会一系列不和谐问题的十分有效的途径之一。
最近几年，在新能源利用领域，光伏技术迅速发展，无论在光电转换效率、市场占有率还是在价格定位等方面都有新的突破，但是该技术距离达到广泛而普遍的运用以及与其他技术的结合还有相当长的一段路要走，比如光伏光热相结合技术、光伏光热建筑一体化技术等等。
然而，至于BIPV技术，现有的研究主要集中于提高光伏模块本身的光电效率，并没有在意其副产品的有效利用，如热水或热空气等系统冷却流体。
另外，经济性也是BIPV 系统的应用中应该考虑的问题。
因而作为科研工作者我们务必在提高BIPV系统的功能性的同时还要进一步降低产品的实际成本。
对此，本文对“光伏光热建筑一体化(BIPV/T)系统”这种应用太阳能同时发电供热的新系统进行一番详细介绍，并着重对其中的PV-Trombe墙进行具体而全面的研究。
BIPV/T 系统实质上是在建筑围护结构外表面铺设光伏模块或直接取代外围结构，并在模块背面采取水冷或风冷模式，且对流体带走的热量加以利用，同时产生电、热俩种能量收益，提高了系统的太阳能综合利用效率。
而组成BIPV/T系统的重要组成部分之一——新型PV-Trombe墙，我们结合在光伏电池模块的背面铺设流道、通过流体带走热量的思想，提出一种新的太阳能光伏光热建筑一体化方案：在Trombe墙的玻璃盖板背面贴上光伏电池就构成了新型的带有光伏电池的Trombe墙，即PV-Trombe墙。
重庆过渡季节太阳辐射对太阳能烟囱性能影响研究(1)
1 太阳能烟囱的基本原理
太阳能烟囱内被太阳辐射加热了的空气因其密度小而上 升，较冷而密度略大的空气不断补充。其通风效果依赖于室外 气候条件、烟囱的结构尺寸和材料构造。前者包括太阳辐射、 室外温度、风速，而后者包括烟囱的高度、进出口面积、烟囱通
·40· 新型建筑材料
2013．7
王永超，等：重庆过渡季节太阳辐射对太阳能烟囱性能影响研究
Study on the effect of solar radiation to the performance of a solar chimney in Chongqing during transition seasons
WANG Yongchao1，ZHOU Shubing1，MAO Wei1，2，ZHANG Xian3 （1.The Architectural Technology Department of China CTDI Engineering Corporation，Chongqing 400039，China；
从表 2 和图 2、图 3 可以看出，通风量随太阳辐射强度的 变化趋势为二项式分布，得到的辐射强度越大，通风量也越 大，但是变化幅度并不明显。从热压通风的原理上来看，太阳 辐射造成了空气密度的变化，获得的热量越多造成的热压相 应越大，然而这里还受到烟囱构造的影响，使得效果受到限 制。从表 2 还可以看出，形式一的开口形式通风效果明显优于 形式二，且形式一随太阳辐射量变化比形式二敏感，更利于合 理利用太阳能强化自然通风。
究方面，不论是实验室研究还是数值模拟研究方面，都取得了 大量成果[2-5]。然而这些研究中所采用的实验模型或者数值物 理模型几何参数比实际应用中的太阳能烟囱要小得多，在指 导实际应用方面有欠缺。
太阳能烟囱在强化建筑自然通风中的应用
太阳能烟囱在强化建筑自然通风中的应用太阳能烟囱在强化建筑自然通风中的应用摘要：介绍了太阳能烟囱强化自然通风的原理、意义及太阳能烟囱的实例应用。
在总结了国内外学者关于太阳能烟囱强化自然通风的研究成果的基础上，提出三种可用于实际的复合太阳能烟囱系统。
关键词：太阳能烟囱；自然通风；生态建筑；复合系统中图分类号：S891+.5 文献标识码：A 文章编号：0 引言太阳能是世界上最丰富的可再生能源，太阳能的利用技术，也一直备受关注。
如何将太阳能有效地融入建筑设计中以实现太阳能建筑一体化已成为生态建筑研究的热点问题。
太阳能烟囱作为被动式太阳能利用形式之一，最早是由法国太阳能实验室主任Felix Trombe教授在1967年提出的，其研究成果在当时引起了人们的普遍关注。
在近几十年的时间里，国内外对太阳能烟囱进行了大量实验及数值模拟研究，提出了各种各样的太阳能烟囱结构形式，并应用于室内通风及其他领域。
1 太阳能烟囱强化自然通风的原理太阳能烟囱基于热压作用下的通风原理，巧妙地应用太阳辐射热和烟囱的“拔风”作用来强化室内自然通风。
太阳能烟囱通过吸收太阳辐射能加热腔内空气，增大烟囱内外温差从而增强热压，同时利用烟囱效应的抽吸作用强化自然通风，增加室内通风量，改善通风效果。
常见的太阳能烟囱形式有：Trombe墙体式、竖直集热板屋顶式、倾斜集热板屋顶式，另外还有墙壁-屋顶式、辅助风塔通风式结构等。
[1]利用太阳能烟囱技术来强化室内的自然通风具有很显著的意义，主要表现为：1)加强室内自然通风，能够提高室内空气质量，避免由于空气质量的下降而引发空调综合症。
同时，太阳能烟囱强化室内自然通风的动力为太阳能，较之机械通风可节省风机能耗。
2) 太阳能烟囱技术对绿色生态建筑的发展具有积极的推动作用。
作为被动式太阳能利用形式之一，太阳能强化通风技术因其设计简单、造价低及效果明显等优点而颇受建筑设计者的青睐，近年来成为生态建筑能源系统设计中的一个必备的节能与生态元素。
太阳能烟囱 讲解解读
如何提高其通风效率？
太阳能烟囱的结构形式、 空气通道宽度、 进口面积、出口面积、 壁面热流、 太阳辐射强度、 烟囱的高度和深度（玻璃盖板与集热墙的 间距）对建筑物所形成的速度场、温度场
目前有关利用太阳能烟囱强化自然通风的 研究主要集中于烟囱的高度和深度以及进 口面积的优化，通过实验研究和理论模拟 得到最大气体流速条件下对应的结构参数。
2003年，王丽萍利用实验模拟主要分析了Trombe墙体式 太阳能烟囱的特性，得出： 太阳能烟囱的通风量随着太阳辐射强度和烟囱高度的增加 明显增加。 对于Trombe墙体式太阳能烟囱，存在可以得到最大通风 量的空气通道宽度与太阳能烟囱高度最佳比值，这个比值 与进口设计有关，近似的可以认为在大多数情况下，太阳 能烟囱的最佳空气通道宽度等于太阳能烟囱高度的1/10。 并且从数值结果可以看出，获得最大通风量的太阳能烟囱 的最佳空气通道宽度在0.2-0.3m之间。 对于Trombe墙体式太阳能烟囱，高度应大于1m，最佳的 结构尺寸为空气通道宽度与高度比约为1/10；进出口宽度 应大于0.1m，进出口宽度与高度比约为3/20。
对于各种结构的太阳能烟囱缺乏统一完整的理论分析，结果较 为零散，缺乏实际的指导意义，能够用于工程设计的资料不多。 尚未对不同结构形式的太阳能烟囱进行经济性比较，缺乏在不 同的气候条件下可行性分析。 现有的研究都是针对太阳能烟囱在单个房间的通风性能，现实 中建筑一般都为多层，因此有必要对太阳能烟囱强化通风在高 层建筑及住宅楼中的应用进行研究。 现有文献对各种太阳能烟囱的结构参数和环境因素对通风效果 的影响进行了分析，但没有就各种参数的综合影响进行研究。 今后应加强太阳能烟囱影响因素的综合研究。另外还可以将不 同形式的太阳能烟囱结合，以达到更好的通风效果；与空调系 统、风塔等设备相互结合，进一步挖掘太阳房节能潜力
浅谈建筑一体化太阳能烟囱的通风性能
浅谈建筑一体化太阳能烟囱的通风性能摘要：随着世界经济的不断发展，人们对能源的需求越加强烈，因此，太阳能烟囱这个名词也越来越多的进入到人们的生活中，它可以充分利用取之不尽、用之不竭的太阳能源，减少了不可再生资源的浪费，本论文简要的介绍了太阳能烟囱的发展历史，并探讨了一些学者对太阳能烟囱通风性能方面的研究。
关键词：太阳能烟囱发展历史通风性能一、太阳能烟囱的概念和发展历史随着全球经济的不断进步，能源危机与环境恶化已经给了当代人无与伦比的压力，人们迫切需要寻找一种可再生的、取之不尽、用之不竭的环保型新能源来缓解这些压力。
经过人们的不断探索，已经把这种能源聚焦于能量无限以及完全清洁的太阳身上，因此，太阳能烟囱技术也逐渐的开始发展和进步。
20 世纪50 年代，法国科学家e.trombe开始对太阳能烟囱进行研究,它的研究结果引起了科学家们的兴趣，从此，引发了一股研究太阳能烟囱的热潮其研究成果引起了人们的普遍关注,随后人们对太阳能烟囱展开了一系列探索性研究，并应用于多种领域。
太阳能烟囱这项技术是将历史悠久的烟囱技术与新生的太阳能利用技术完美的结合起来,依据热压作用下的自然通风原理,以太阳辐射为空气流动的动力,有效地将辐射热能转化为空气动能,从而增大建筑的压头和排风量。
太阳能烟囱作为一项新技术,可以应用于海水淡化、改善室内环境、改变局部区域的小气候以及太阳能发电，因此，这项技术已经成为本世纪可再生能源研究的重要方向之一。
二、太阳能烟囱技术的研究成果bouchair a对太阳能烟囱的的研究证明了:太阳能烟囱存在一个能够使空气流量达到最大化的最佳截面长宽比。
afonso c等科学家用有限差分模型对太阳能烟囱与传统的自然通风烟囱的工作性能进行了比较，比较的结果表明太阳能烟囱的通风性能要明显优于传统的自然通风烟囱。
gan g用cfd方法预测了trombe墙的通风性能,其研究结果表明表明：通风量随壁温、太阳的热量、通风墙高及墙的间隙的增加而增大。
光催化太阳能集热墙系统研究进展简述
光催化太阳能集热墙系统研究进展简述摘要：集热墙又叫特伦布墙（Trombe wall，Trombe墙），是直接附设在房屋南向外墙上的一种太阳能集热器。
将太阳能Trombe墙与室内采暖系统，及光催化氧化技术结合，可建立一个零能耗空气净化式Trombe墙系统。
可降解聚乙醛、甲基酚、甲苯等各种室内污染，效率和经济性都较好，还能与建筑物融为一体，成为当前室内环境空气净化技术的研究热点，满足我国“双碳”发展战略，有非常好的发展前景。
关键词：Trombe墙；室内采暖系统技术；光催化氧化技术；近年来，随着“碳达峰”与“碳中和”这一“双碳”发展策略的提出，绿色、环保、低碳的生活方式越来越被人们关注，室内环境和建筑节能也受到了人们更多的关注，尤其是室内甲醛等有机挥发物质的净化和降解。
《居室装修后室内空气污染及变化趋势》[1]一文指出，新装修居室甲醛、苯、甲苯、聚乙醛等污染物含量均超标。
三个月之后，空气污染物浓度逐渐降低，约在一年内下降至目标水准。
由此看出，室内甲醛等污染物释放周期很长，长期使用除甲醛设备不仅消耗能源，而且昂贵，不符合低碳环保要求，光催化Trombe墙可以解决该难题。
一、光催化Trombe墙目前，国内外学者对光催化Trombe墙研究颇多，取得了不错的成绩。
光催化Trombe墙中使用的光催化剂大多为纳米TiO2。
《光催化氧化技术在Trombe墙采暖模式中的应用》[2]一文，通过喷涂工艺把纳米TiO2喷涂在硼硅酸盐玻璃盖板上，用Na2Si03·9H2O作为粘结剂,得到粘结剂和光催化剂的最佳质量比例，建立Trombe墙传热方程和室内甲醛传递方程,探究不同参数对系统性能的影响。
结果表明传统Trombe墙不具备甲醛降解功能,而光催化Trombe墙有一定的甲醛降解功能。
同时，使用光催化Trombe墙（每平方）进行采暖和室内空气净化,可节约电能19.3 kW·h/月,即约2.4 kg标准煤/月。
被动式太阳能建筑中特朗伯墙体的研究综述
被动式太阳能建筑中特朗伯墙体的研究综述黑赏罡;姜曙光;杨骏;张俊龙;宋莹【摘要】Trombe wall(特朗伯墙)是被动式太阳能建筑集热蓄热的围护结构,能够充分利用太阳能降低建筑能耗,因此受到了广泛关注.本文从理论计算、运行性能研究、CFD模拟研究、评估指标四大方面综述了近20年来与特朗伯墙相关论文的研究成果.总结了影响特朗伯墙系统运行性能的三大因素:材料(集热罩材质、墙体材质)、墙体尺寸参数(集热墙体厚度、空气层宽度、特朗伯墙体与整个南墙墙体面积之比)、建筑所在室外环境即气候特征(太阳辐射强度、室外风向风速);提出了利用CFD模拟研究时边界条件设定的注意事项.通过具体可行的结论为建筑师或相关工程设计人员在特朗伯墙设计阶段提供技术参考.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】5页(P121-124,142)【关键词】钢纤维;玻璃纤维;全轻混凝土;抗压强度【作者】黑赏罡;姜曙光;杨骏;张俊龙;宋莹【作者单位】石河子大学水利建筑工程学院, 新疆石河子 832003;石河子大学水利建筑工程学院, 新疆石河子 832003;石河子大学水利建筑工程学院, 新疆石河子832003;石河子大学水利建筑工程学院, 新疆石河子 832003;黄淮学院建筑工程学院, 河南驻马店 463000【正文语种】中文【中图分类】TU241.910 引言20世纪中后叶，全球人口增长、能源消耗和环境污染并称阻碍世界可持续发展的三大焦点问题。
根据世界能源理事会数据统计显示，到2050年初级能源需求将要翻一番[1]。
建筑行业是全球能源消耗和温室气体排放的重要组成部分，其中供暖、通风、空调总能耗占主导地位[2]。
这也迫使人们开始寻求清洁廉价的可再生能源来实现室内热舒适环境，被动式太阳能建筑因此受到了世界各国越来越多的鼓励与支持。
被动式技术如太阳能烟囱[3]，太阳能屋顶等在建筑中的使用可有效降低25%的供暖能耗，特朗伯墙在建筑中使用可减少高达30%的建筑能耗。
Trombe保温墙系统应用论文
Trombe保温墙系统应用论文【摘要】图洛姆保温墙系统是被动式太阳能采暖方式的一种，通过以上的分析总结，了解到新型Trombe保温墙系统具有良好的适应性及可行性。
但是由于地区、气候、造价等因素，目前这门技术在国内的推广度不够，成功案例较少，Trombe保温墙系统在我国仍处于实验测试阶段，因此，为完善和早日运用这一有效的建筑节能技术，应该做出更多的实验和尝试，希望其在我国为建筑节能做出广泛的贡献。
图洛姆（Trombe）保温墙系统是由法国太阳能实验室主任Felix Trombe教授研制成功的，它是一种典型的集热-贮热式被动式太阳房形式。
Trombe保温墙系统尤其适合于我国北方太阳能资源丰富、昼夜温差比较大的地区,有利于大大减少这些地区的采暖能耗,改善当地居民的居住环境.本文主要阐述现今新型的图洛姆保温墙系统，为其在我国的推广使用做以参考。
一、图洛姆保温墙的基本工作原理Trombe墙的原理是在朝南向阳墙的外表面涂深色选择性涂层,并在离墙外表面10 cm左右处装上玻璃或透明塑料薄片以形成空气间层,利用“温室效应”原理加热夹层空气,从而产生热压来驱动空气流动(如图1)。
在冬季,被蓄热墙吸收的太阳辐射可以通过两种途径传入室内:一是通过墙体热传导,热量通过对流及辐射的方式传入室内；二是通过空气对流传导热量，夹层热空气经蓄热墙上下风口与房间空气对流，传递热量。
白天吸收的热量一部分被蓄热墙吸收贮存于墙体内，夜间墙的内表面以辐射和自然对流方式将热量释放到室内。
在夏季,利用夹层的“热烟囱”作用,室内热空气经玻璃盖板上的排气口排出，从而达到通风降温的目的。
Trombe墙主要用于采暖，一般说来,仅在需要太阳热量而不需要太阳光的情况下才选择图洛姆保温墙这种方式，但是这种情况很少出现，因此，经过研究和改良，目前已出现多种新型的图洛姆保温墙应用方式。
二、图洛姆保温墙的新型应用方式2.1 水柱图洛姆墙——拜尔住宅图洛姆保温墙是具有良好保温蓄热性能的固体材料，如混凝土、砖、石头或黏土，同理，太阳能专家史蒂夫•拜尔在新墨西哥州为自己设计的住宅中用容水器来充当蓄热材料。
竖直式太阳能烟囱优化及其通风性能研究
域如图 1 所示 。 图 2 为沿线段 ST 处的剖面图 。 该 优化结构安置于建筑南外墙上 ， 由竖直式烟囱 、外 筒 、挡板和无色透明百叶组成 ， 百叶片与水平面的 夹角为 β=45 ° 。 其工作原理如下 ：吸热板吸收透过 玻璃盖板和百叶片的太阳辐射 ， 加热吸热板和玻 璃盖板表层空气 ，使其密度变小而向上流动 ； 一部 分室外风进入通道 Ⅱ， 当其以一定速度流出通道
度 h 、 通道 Ⅱ 宽度 w 、 室外风速 v 和太阳辐射强度 I 对其通风性能的影响 。 结果表明 ： 在相同工况下 ， 优化结构的 太阳能烟囱的通风性能优于传统的竖直式太阳能烟囱 ； 风压和热压对通风量均为增益作用 ； 通风量随外筒高度
h 的增加而持续增大 ； 当增加通道 Ⅱ 宽度 w 时 ， 通风量先增后减再增 ， 在 w=50 mm 附近通风量达到最大值 。
收稿日期 ： 2015-05-14 。 基金项目 ： 国家自然科学基金资助项目 （51106103 ）； 太原理工大学校团队项目基金 （2013T051 ）。 作者简介 ： 顾 元 （1989- ）， 男 ， 硕士研究生 ， 研究方向为建筑节能 。 E-mail ：guyuan19891222@
0.06
和玻璃盖板间形成了通道 Ⅱ， 室外空气通过该通
40 50 70 网格数 / 万 60 80 90 100
30
道时对太阳能 烟 囱 通 道Ⅰ中 的 气 流 形 成 诱 导 作 用 ，从而进一步强化了通风性能 。 计算结果表明 ： 在相同室外风速和相同太阳辐射条件下 ， 优化的 太阳能烟囱通风量均高于传统竖直式太阳能烟 囱 ， 最大可高出 30.5% 。 在太阳辐射 I=400 W/m2， 室外风Байду номын сангаас v 从 1 m/s 增至 5 m/s 时 ， 优化的竖直式 太阳能烟囱通风量增加了 166.5% ， 而传统竖直式 太阳能烟囱通风量增加了 136.7% ； 当 室 外 风 速
光热催化百叶型Trombe墙性能的实验探究
光热催化百叶型Trombe墙性能的实验探究顾涛;车磊;李念思;余本东【期刊名称】《太阳能学报》【年(卷),期】2024(45)1【摘要】针对Trombe墙存在夏季过热、冬季室内污染物易积累等问题,提出光热催化百叶型Trombe墙新系统,在冬季实现采暖和甲醛净化、夏季实现净化的同时,能将太阳辐射反射到室外,缓解室内过热。
光热催化百叶能同时利用光能和热能驱动催化净化反应,还可产生协同效应来增强反应效率。
首先探究不同比例的光热催化剂对甲醛降解性能的影响,并测试不同甲醛浓度、紫外辐照度和催化温度条件下的甲醛降解性能,揭示太阳辐射作用下的光热协同净化效应;然后搭建光热催化百叶型Trombe墙实验测试系统,探究不同太阳辐照度和百叶翻转角度下光热催化百叶型Trombe墙的热性能和甲醛降解性能。
研究结果表明:光热催化剂比例为10%的光热复合催化剂的除醛效率最佳;太阳辐射使得光热复合催化剂的活化能降低了14.46%~31.25%,产生了光热协同效应;光热催化百叶型Trombe墙的采暖效率可达到46.21%,每小时产生的干净空气量(CADR)最大为81.47 m3/h,且墙体的采暖效率和甲醛净化效率均随太阳辐照度和百叶翻转角度的增大而增大。
【总页数】7页(P73-79)【作者】顾涛;车磊;李念思;余本东【作者单位】南京工业大学城市建设学院;中国科学技术大学热科学和能源工程系【正文语种】中文【中图分类】TK519【相关文献】1.室内外环境温度对光伏光催化型Trombe墙性能和功能的影响2.太阳能光催化热电型Trombe墙综合性能分析3.2种PV-Trombe墙的光电光热性能对比研究4.半覆盖外置式光伏热催化型Trombe墙性能数值模拟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
太阳能烟囱 讲解解读
太阳能烟囱出现在1967年，是由法国太阳 能实验室主任Felix Trombe教授提出的太阳 能吸热壁，被称为Trombe墙。
室内自然通风、 发电、 干燥、 抽取地下水。
太阳能集热墙
太阳能集热屋面
•
现以Trombe 墙体式结构为例简述太阳能烟囱 的工作原理，太阳辐射透过透明玻璃盖板进入 烟囱通道后被蓄热材料吸收，加热通道内的空 气，使之产生内外密度差，完成热压到风压的 转换，驱动通道内空气向上流动。夏季时室内 空气由集热墙下部进入太阳能烟囱通道，被吸 收太阳辐射的集热墙加热温度升高、密度降低 后从上部出口排出至室外，以此达到通风效果。 冬季工作原理与夏季相同但运行工况相反，室 外冷空气进入太阳能烟囱通道，经集热墙加热 温度升高后，从集热墙上部入口进入室内，从 而达到通风换气以及供暖的目的
太阳辐射、 环境和地面温度、 积热棚覆盖材料的热物理属性、 烟囱壁的保温隔热性及烟囱的几何尺寸， 包括：高度、直径、形状、积热棚直径和 离地高度等。
结果表明，集热棚材料的绝缘性、反射率、 发射率、环境气温，地面吸收率、发射率 是主要影响因素
•
目前研究发现当电站的建造地点和材料选定时， 系统几何尺寸便成为影响系统性能的主要因素， 包括烟囱高度、直径、形状和集热棚的直径等。 在其他参数不变的条件下，增大烟囱的高度将 会增大烟囱的容积，从而显著增大系统的效率， 但是超高烟囱的防风防震的安全问题是技术上 的难点。同时集热棚占地面积一般较大，且容 易被尘土覆盖，使发电效率大幅度下降。因此， 太阳能烟囱发电的应用受到一定的限制，一般 认为非常适宜于沙漠地区。我国西部有大量荒 地、沙漠，太阳辐射丰富，比较宜于太阳能烟 囱发电的应用，因此，有必要加大对它的研究。
太阳能烟囱+TROMBE墙复合结构的性能研究
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｎｒｙａ ｄ ｏ ｅ ｎ ｉｅｒ ｇＹ ｎ ｚｏ ｉ ｒｉ ， ａ ｇｈ ｕ ２ ５ ２ Ｓｈ ｏ Ｅ ｅｇ ｗ ｒ ｇｎ ｅｉ ， ａｇ ｈ ｕ ｏ ｎＰ Ｅ ｎ Ｕｎｖ ｓｙ Ｙ ｎ ｚ ｏ ，２ ７） ｅ ｔ １
［ ｓｒ ｃ］ Ａ ｏ ｏ ｉ ａｃ ｉ ｔｒ ｔ ｃ ｒ ｆ ｏａ ｎｒｙｕｉｚｔ ｎｗｈｃ ｏ ｂｎ ｓ ｏａ ｈｍ ｅ ｎ ｒｍｂ ｌｉ Ａｂｔａｔ ｃ ｍｐ ｓ ｒｈ￣ｃ ｅｓ ｕｔ ｅｏ ｌｒ ｅｇ ｔｉ ｉ ｉ ｃ ｍ ｉｅ ｌ ｃ ｉ ｎ ｙａ ｄＴ ｏ ｅｗａｌｓ ￣ ｕ ｒ ｕ ｓ ｅ ｌａｏ ｈ ｓ ｒ
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太阳能烟囱技术应用研究
个或多个表面是由玻璃构成的透明墙体 ， 阳光可透过透明 太
部盖板 （ 常为透 明盖板 ）下部 吸热板 以及 中间的空气流道 玻璃加热烟 囱内的空气。为 了提高太阳能的吸收率和 通风速 通 、 共同组成房间的排风系统… 。 太阳能集热屋面又分为竖直式和 度 ， 太阳能烟 囱的南 向迎 光面 需要透 明玻璃 窗， 囱一般由混 烟
Ｋ ｙ ｗ ｒｓ Ｓ ｌｒ ｈｍｎ ｙ Ｉｄ ｏ ｅ ｔ ａｉ ｎ Ｅ ｅ ｔｉ ｔ ｅ ｅ ａ ｉｎ Ｄ ｉｇｏ ｇ ｉｕｔ ｒｌ ｒ ｄ ｃ ｓ ｅ ０ ｄ ｏａ ｉ ｅ ｎ ｏ ｒ ｎ ｉ ｔ ｌｃ ｒ ｉ ｇ ｎ ｒｔ ｒ ｎ ｆ ｒ ｌ ａ ｏ ｕ ｔ ｃ ｖ ｌ ｏ ｃｙ ｏ ｙ ａ ｃ ｕ ｐ
典型的应用可归纳为三类 ： 内通风 、 室 发电、 农产品干燥。本文 家， 太阳能烟 囱已被应用于被动式 太阳房 ， 并成为太阳房的主 旨在对太阳能烟 囱技术 的三 类用途 的研究和应 用现状进行简 要组成部分。
单 的概括 ， 出存 在 的 问题 并 分 析其 发展 前 景 。 提
１ 太 阳 能烟 囱强化 室 内通 风
维普资讯
太 阳能烟 囱技术应用研 究
云南 师范大学太阳能研究所
摘
何 云 刘滔
唐润生
要 太阳能烟囱技术典型的三类用途 ： 三类用途的特点、 研究现状， 并探讨 了其发展方向。
发电 农产品干燥
关键 词 太阳能烟囱 室内通风
，
Ｔｈ ｒｓ ｒ ｈ ｅ ｅ ｅａ ｃ ｏｎ ｐｐｉａ ｉ ｏ ｓ ａｒｃｈｍｎ ｓ ￣ ｃｈ ｏｏ ｙ ａ ｌ ｔ ｃ ｏｎ ｆ ｏｌ ｉ ｅｙ ｎ ｌｇ Ｂｙ ＨｅＹｕ ，ＬｕＴａ ｎｄＴａ ｇ Ｒｕ ｈ ｇ ｎ ｉ ０ａ ｎ ｎｓ ｅｎ
Trombe墙的优化及其性的研究
4)
k方程
D l i j i l l gi x x x Dt x j x xi j i j j
谢 谢! 望指正！
物理问题与数学模型
3 物理问题与数学模型
未优化Trombe 墙结构
优化Trombe 墙结构
•数值计算区域：整个风场 与Trombe墙 •Trombe墙体性能参数： •玻璃的吸光率0.06 •透光率为0.85 ，玻璃厚度 为3mm •集热墙的吸热率为0.95， 厚度为50mm.
百叶局部图
数学模型
2 2
热物性参数:
Ti=295 K, Pr=0.71 T0=308K,
Cp,f=1005.43J/(kg.K), λf =0.0259 W/(m.K), vl=14.27E-6 kg/( m.s), ρf =1.205kg/m3,
λ玻璃=0.75W/(m.K),
λ绝热涂料=0.047W/(m.K) ,
结果分析
4 结果分析
0.15 0.10
热流 热流 热流 热流
密度=100w/m2 密度=300w/m2 密度=500w/m2 密度=800w/m2
0.15 0.10
通 风 量（ kg/s）
通 风 量（ kg/s）
0.05 0.00 -0.05 -0.10 -0.15 -0.20
0.05 0.00 -0.05 -0.10 -0.15 -0.20
Trombe墙的优化及其性能研究
目录
1 课题研究背景及意义 2研究内容与研究方法
本文目录 结构
3 物理问题与数学模型
太阳能烟囱 讲解
• Bansal等人定性地分析了太阳能烟囱与风塔共同引 发的自然对流，结果预测出太阳能烟囱的效果在低 风速下较好。Bouchair对典型的空洞太阳能烟囱用 于室内时的自然对流过程进行了实验研究，研究发 现存在一个可以获得最大通风量的最佳太阳能烟囱 高度和空气通道的宽度的比值 研究得出：通风量 随着烟囱深度的增加而增加，但当烟囱的深度高度 之比达到0.4时，出口端会出现逆流现象，抑制通风 量的增加。Bouchair等在实验室条件下对太阳能烟 囱进行全尺寸的实验研究，其太阳能烟囱高度为2m， 宽度为4m，深度在0.1~1m之间变化，实验结果表 明：存在一个可以获得最大通风量的最佳宽度与高 度比，如果烟囱宽度过大，在通道中心存在空气回 流现象，当深高比超过0.15时，烟囱内的空气质量 流量开始降低，最佳深度高度之比为0.1。
太阳能烟囱出现在1967年，是由法国太阳 能实验室主任Felix Trombe教授提出的太阳 能吸热壁，被称为Trombe墙。
室内自然通风、 发电、 干燥、 抽取地下水。
太阳能集热墙 太阳能集热屋面
• 现以Trombe 墙体式结构为例简述太阳能烟囱 的工作原理，太阳辐射透过透明玻璃盖板进入 烟囱通道后被蓄热材料吸收，加热通道内的空 气，使之产生内外密度差，完成热压到风压的 转换，驱动通道内空气向上流动。夏季时室内 空气由集热墙下部进入太阳能烟囱通道，被吸 收太阳辐射的集热墙加热温度升高、密度降低 后从上部出口排出至室外，以此达到通风效果。 冬季工作原理与夏季相同但运行工况相反，室 外冷空气进入太阳能烟囱通道，经集热墙加热 温度升高后，从集热墙上部入口进入室内，从 而达到通风换气以及供暖的目的
如何提高其通风效率？
太阳能烟囱的结构形式、 空气通道宽度、 进口面积、出口面积、 壁面热流、 太阳辐射强度、
光热建筑一体化Trombe墙体系统传热性能
光热建筑一体化Trombe墙体系统传热性能龙激波;阿勇嘎;王泉;王平【期刊名称】《土木建筑与环境工程》【年(卷),期】2018(040)001【摘要】为了改善建筑围护结构的保温隔热性能和利用太阳能,提出了一种光热建筑一体化Trombe墙体系统,建立了实验墙体和模拟计算模型,并对墙体系统的热传递性能进行了实验测试和模拟分析.研究结果表明:实验工况下集热板、主墙层外侧和内侧最高温度测量值分别为91.3、57.9、23.4℃,模拟值为88.4、58.3、17.2℃,墙体系统在冬季具有较好的保温性能;太阳辐射作用下,墙体系统的各材料层均产生竖向温度差,实验工况下竖向温度差为集热板17.9℃、主墙层外侧31.7℃、主墙层内侧2.2℃,模拟值为集热板17.2℃、主墙层外侧21.9℃、主墙层内侧1.2℃;墙体系统各材料表面的竖向温度差随太阳辐射照度增加而增大,随空气夹层厚度增大而减小.【总页数】8页(P141-148)【作者】龙激波;阿勇嘎;王泉;王平【作者单位】湘潭大学土木工程与力学学院,湖南湘潭,411105;湘潭大学土木工程与力学学院,湖南湘潭,411105;湘潭大学土木工程与力学学院,湖南湘潭,411105;湘潭大学土木工程与力学学院,湖南湘潭,411105;湖南大学土木工程学院,长沙,410000【正文语种】中文【中图分类】TK519【相关文献】1.《竹结构技术规程》、《竹骨架组合墙体技术规程》、《民用建筑屋面光伏发电系统与建筑一体化技术规程》标准编制启动 [J],2.太阳能光热技术及建筑一体化太阳能光热系统 [J], 刘余;徐伟巍3.创新性思维引领太阳能与建筑一体化发展——解析三代太阳能光热系统在高层建筑上的运用 [J], 许文智4.独立建筑光伏-光热-土壤源热泵一体化系统设计 [J], 李洋;王春明;李建科5.太阳能光热利用建筑一体化的智能低碳建筑——海林建筑科技系统示范楼落成[J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
太阳能烟囱强化自然通风的发展现状研究
太阳能烟囱强化自然通风的发展现状研究张华扬;秦萍;曹晓玲【摘要】综合介绍了太阳能烟囱强化自然通风的主要结构形式(Trombe墙式太阳能烟囱、竖直集热板屋顶式太阳能烟囱、倾斜集热板屋顶式太阳能烟囱)以及研究现状;在总结国内外学者主要研究成果的基础上,指出了目前太阳能强烟囱化自然通风研究应用中存在的问题及今后的研究方向.%Presents the research progressof main structures of solar chimney enhanced natural ventilation (Trombe wall solar chimney, Vertical roof solar chimney, Inclined roof solar chimney); Based on the domestic and foreign main research results in this field, Points out the existing problems and research direction of solar chimney enhanced natural ventilation in research and application.【期刊名称】《制冷与空调（四川）》【年(卷),期】2017(031)002【总页数】6页(P130-134,193)【关键词】自然通风;太阳能烟囱;研究现状;问题;研究方向【作者】张华扬;秦萍;曹晓玲【作者单位】西南交通大学机械工程学院成都 610031;西南交通大学机械工程学院成都 610031;西南交通大学机械工程学院成都 610031【正文语种】中文【中图分类】TU834近年来，随着常规能源消耗问题和环境问题日益突出，利用自然通风改善室内热环境越来越受到人们的重视。
但自然通风方式的通风量受自然条件和建筑结构的约束难以有效控制，通风效果不稳定；而利用太阳能强化自然通风，将一些通风技术与现代太阳能利用技术完美结合，利用太阳辐射为空气流动提供动力，强化自然对流换热从而获得良好的通风效果。
太阳能烟囱提高室内热压通风效果的数值模拟.
但这种舒适完全要依赖于设备的运转，设备化程度越高，人在没有设备的情况下就越无法生 活。一旦遇到某种事故或有人故意切断电源，建筑就完全失去了功能。大规模的停电或燃料 不足的恐慌，已经证实了这一点。建筑要恢复健康，与自然共存，必须利用自然，依靠自己 的力量生存下去【２１。采用自然通风不仅可以节约能源和费用，而且可以减轻由于能源消耗产 生废料所引起的环境负担。 目前，正在开发的新能源有：风能、水能、潮汐能、地热、太阳能与核能。建筑工程中，
开发利用最多的是太阳能。利用太阳能的采暖方式有两种：（１）主动式太阳能采暖，这是早 期阶段应用的；（２）另一种是目前正在大力发展的被动式太阳能采暖，它通过建筑朝向和周 围环境的合理布局，内部空间和外部形体的巧妙处理，以及建筑材料和结构、构造的恰当选
择，使其在冬季能采集、保持、贮存和分配太阳能，从而解决建筑物的采暖问题。同时，在 夏季又能遮蔽太阳能辐射，散逸室内热量，从而使建筑物降温，达至Ⅱ冬暖夏凉的效果口】。为 了开发利用太阳能，人们不再把建筑物的围护结构（如屋顶，外墙）看成是一个被动的热阻
ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｈｉｍｎｅｙ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｉｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ
Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｓｏｌａｒ
ｉｎｓｉｄｅ ｓｏｌａｒ ｃｈｉｍｎｅｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆｃｈｉｍｎｅｙ ｇａｐ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ
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1 太阳能烟囱+TROMBE 墙复合结构的工 作原理
图 1 示出了太阳能烟囱+TROMBE 墙复合结 构的工作原理， 它是利用“温室效应”原理加热夹 层空气， 从而产生热压来驱动空气流动。 如图所示， 冬季时， 关闭空气夹层盖板， 同时关闭风阀 3 和 4， 打开风阀 1 和 2，两个通风口形成循环，对室内空 气加热，实现采暖；当需要新鲜空气或室外气温比 较合适时，关闭风阀 2 和 3，打开风阀 1 和 4，对 室外空气先加热后再流入室内，实现全新风采暖。 夏季时，打开空气夹层盖板，关闭风阀 1、3 和 4， 只打开风阀 2，利用夹层空气的热压流动来预防室 内过热，同时带走室内的部分余热，降低室内空气 有害气体的浓度，实现换气功能，保证室内空气的 质量满足健康住宅的要求。
0
引言
随着经济的高速发展及人们生活水平的日益 提高，建筑能耗占社会总能耗比例逐渐增大。据统 计，全世界有大约 30%的能源消耗在建筑物上[1]， 因 而其中的采暖空调能耗比例高达 50％～60％[2]。 此，在能源如此短缺的今天，在占建筑能耗比例如
此之大的暖通空调领域，必须重视建筑节能技术， 并大力倡导以绿色、 生态及可持续性为标志的生态 [3] 建筑 能源技术，尽可能多的利用诸如太阳能、地 热能及风能等自然能源资源。太阳能烟囱和 TROMBE 墙作为世界上最丰富、最具发展潜力的 能源资源—太阳能的被动利用技术的典型， 因其具
Sw1 hw1(Tw1 Tf ) Ub (Tw1 Tr ) hwg1(Tw1 Tg1)
（4） （5）
S w2 hw2 (Tw2 T f ) hwg 2 (Tw2 Tg 2 )
・114・
制冷与空调
2012 年
Cd m
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A0 A0 Ai
2 g ( H L sin )(T f Tr ) Tr
张苏苏 杨卫波 刘 义
扬州 225127） （扬州大学能源与动力工程学院
【摘 要】 将太阳能烟囱和 TROMBE 墙这两种太阳能强化自然通风方式相结合， 提出两者串联的复合太阳能 利用结构。利用传热学理论，采用能量平衡法对其建立了数学模型，并就其结构尺寸与室外气象 参数对其通风性能的影响进行了计算和比较，结果表明：采用“太阳能烟囱+TROMBE 墙复合结 构”来强化高温高湿地区室内的通风是完全可行的； 其性能受结构参数与室外气象条件影响很大， 墙面宽度与高度及太阳辐射强度与室外气温的增加均有助于改善复合结构的性能，但空气夹层厚 度的盲目增大会降低其通风性能，10cm 可以达到较好的运行效果；其倾角可根据具体情况控制在 30°～60°。研究结果对太阳能烟囱+TROMBE 墙复合结构的实际应用具有重要的指导意义。 【关键词】 建筑节能；生态建筑；太阳能烟囱；TROMBE 墙 中图分类号 TU83 文献标识码 A
・112・ 第 26 卷第 2 期 2012 年 4 月 文章编号：1671-6612（2012）02-112-05
制冷与空调 制冷与空调 Refrigeration and Air Conditioning
2012 年 Vol.26 No.2 Apr. 2012.112～116
太阳能烟囱+TROMBE 墙复合结构的性能研究
由于烟囱的拔高性， 与单独 TROMBE 墙相比， 复合结构的强化自然通风性能更加优越。
2 太阳能烟囱+TROMBE 墙复合结构的数 学模型
图 2 示出了太阳能烟囱+TROMBE 墙复合结 构的传热过程，它是一个比较复杂的动态过程，涉 及到导热、对流、辐射及其混合传热形式，为了建 立其传热方程，特作以下假设： （1）从室外到室内 沿通风壁属于一维稳态传热； （2）室温在传热过程 中恒定； （3）忽略夹层空气的辐射热吸收； （4）不 考虑透明盖板、集热墙和吸热板的热容量； （5）天 空可等价为具有一当量温度的黑体； （6）不考虑空 气流动的沿程损失； （7）固体材料的热物性参数恒 定； （8）透明盖板温度、集热墙温度沿高度与宽度 方向均匀一致。
图2
太阳能烟囱+TROMBE 墙复合结构传热过程示意图 chimney and Trombe wall
Fig.2 Physical model of the composite structure of solar
基于以上假设，参照图 2 的传热过程，根据能 量平衡原理， 即可列出如下各组元的能量平衡方程：
（16）
其中，c 为平均温度计算因子，表示夹层内空 气的平均温度与进、 出口空气温度之间的关系， 即：
T f cT f , 0 (1 - c)T f , i
（17）
hgs1
f g1 (Tg14 Ts 4 )
(Tg1 Ta )
（9）
其中，=5.67×10-8W/(m2·K4)；Ts 为天空温度， Ts=0.0552Ta1.5；hgs2 计算方法与 hgs1 相同；hg1, hw1 分别为透明盖板 1、集热墙与夹层空气间的对流热 W/(m2·K)， 可采用文献[5]中给出的如下 交换系数， 关联式来计算。 对于层流：
S g1 (hwind hgs1 )(Tg1 Ta ) hg1 (Tg1 T f ) hwg1 (Tg1 Tw1 ) S g 2 (hwind hgs 2 )(Tg 2 Ta ) hg 2 (Tg 2 T f ) hwg 2 (Tg 2 Tw 2 )
作者简介：张苏苏（1988-） ，女，在读硕士研究生。 通讯作者：杨卫波（1975-） ，男，博士（后） ，副教授，E-mail：yangwb2004@ 收稿日期：2011-10-18
第 26 卷第 2 期
张苏苏，等：太阳能烟囱+TROMBE 墙复合结构的性能研究
・113・
有降低建筑能耗、 改善室内空气品质及能源资源可 再生等优点而广泛应用于生态建筑设计中， 是生态 与节能建筑研究中的热点。 本文将太阳能烟囱和 TROMBE 墙相结合，基 于能量平衡原理， 对此种复合建筑结构形式建立了 [4] 传热数学模型 ，对其空气流动特性和传热特征进 行了准确的描述， 就其本身的结构尺寸与室外气象 参数对其通风性能的影响进行探讨， 以为其实际工 程设计提供理论参考。
Research on the Performance of a Composite Structure of Solar Chimney and Trombe Wall Zhang Susu Yang Weibo Liu Yi
( School of Energy and Power Engineering, Yangzhou University, Yangzhou, 225127 ) 【Abstract】 A composite architecture structure of solar energy utilization which combines solar chimney and Trombe wall is presented for improving natural ventilation. A simplified mathematical model is developed based on the energy conservation by use of the heat transfer theory. Calculation and comparison are done to explore the influence of the structure size and outdoor climate parameters on the performance of the composite structure. The results show that the application of the composite structure in hot and humid district for improving indoor ventilation is completely feasible. The working performance is affected strongly by the structure size and outdoor climate conditions. The increase of width and height of the composite structure and solar radiation and outside temperature can improve the performance. However, the blindfold increase of air gap will debase the performance of the composite structure. As for an air gap, a gap of about 10 cm can be preferable for optimizing the ventilation effect. The slope can be restricted to the range of 30°～60° based on specific condition. The results are significant for the practical application of the composite architecture structure of solar chimney and Trombe wall. 【Keywords】 energy efficiency in buildings; ecological architecture; solar chimney; trombe wall
图 1 太阳能烟囱+TROMBE 墙复合结构工作原理图 Fig.1 Schematic diagram of the composite structure of solar chimney and Trombe wall