太陽能保溫墻的應(yīng)用性能研究

王振興 顧祥紅 許夢飛

（大連大學(xué)建筑工程學(xué)院 遼寧大連 116622）

引言

建筑節(jié)能措施之一就是圍護結(jié)構(gòu)的改進研究，傳統(tǒng)做法是在墻體上做保溫，增大傳熱熱阻。隨著太陽能技術(shù)的普及和發(fā)展，經(jīng)濟清潔廉價的可再生能源被越來越多的研究者所青睞，太陽能與建筑一體化的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為建筑的重要環(huán)節(jié)。

1 太陽能板復(fù)合墻介紹

太陽能板復(fù)合墻由一級加熱層，二級加熱層，實體墻與室內(nèi)風(fēng)機和輔助設(shè)備組成。一級加熱層通常由1-2毫米的鋼板或者鋁板構(gòu)成，外側(cè)鍍上一層能夠充分吸收太陽能，熱交換率極高的涂料。二級加熱層是由一層具有保溫性能的透明塑料板組成。其作為用將由一級加熱層送來的熱風(fēng)再次加熱，保溫塑料板能夠形成溫室效應(yīng)，在日照充足地區(qū)可以提升空氣溫度達到70℃。室內(nèi)風(fēng)機將二級加熱層中的熱空氣輸送到室內(nèi)。太陽能板復(fù)合墻整體質(zhì)量輕于傳統(tǒng)保溫墻體，更兼具通風(fēng)裝飾的效果。

2 太陽能復(fù)合墻引起附加熱阻

太陽能板復(fù)合墻是在原墻體上增加一個空氣夾層，空氣靜止時使得墻體的熱阻值大大增加，等于原來的墻體熱阻值加上一個空氣夾層所引起的附加熱阻。根據(jù)夾層空氣處于靜止、自然對流流動和受迫對流流動三種狀態(tài)可以得出其熱阻值不同。將普通墻體簡化為一維穩(wěn)態(tài)傳熱，墻體的熱阻由空氣與墻體表面的對流換熱熱阻，墻體的導(dǎo)熱熱阻，墻內(nèi)表面與室內(nèi)空氣的對流換熱熱阻組成，太陽能復(fù)合板墻熱阻則可在普通墻熱阻的基礎(chǔ)上加一個空氣層附加熱阻。

普通墻的傳熱熱阻R0為：

式中：h0一室內(nèi)空氣對流換熱系數(shù)[W/(m2·K)];

hn一室外空氣對流換熱系數(shù)[W/(m2·K)];

δ1一墻體內(nèi)表面水泥砂漿抹灰厚度(m);

λ1一墻體內(nèi)表面水泥砂漿抹灰的導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m2·K)]；

δ2一普通磚墻的厚度(m);

λ2一普通磚墻的導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m2·K)]；

δ3一墻體外表面水泥砂漿抹灰的厚度(m);

λ3一墻體外表面水泥砂漿抹灰導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m2·K)]

太陽能墻在靜止狀態(tài)下的傳熱熱阻為：

式中：R一空氣靜止時復(fù)合墻的熱阻[(m2·K)/W];

δ一空氣夾層的厚度(m);

λ一空氣導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)];

可以看出太陽能復(fù)合墻熱阻在不同狀態(tài)下均大于普通墻的熱阻，可以做到夏季隔熱保溫，降低室內(nèi)空調(diào)復(fù)負荷。

3 太陽能板復(fù)合墻在生產(chǎn)中的應(yīng)用

太陽能板復(fù)合墻使來自室外的空氣經(jīng)過加熱小孔進入一級加熱層，吸收太陽輻射的熱量，提高空氣溫度至50℃左右。二級加熱層提升空氣溫度可達70-100℃左右。太陽能在烘干枸杞方面較自然晾曬、燃煤熱風(fēng)干燥等方法有著很大的節(jié)能優(yōu)勢及保持枸杞品質(zhì)優(yōu)勢。以寧夏中寧為例，中寧九成以上的鮮枸杞干燥采用自然晾曬方式，近一成農(nóng)戶采用燃煤烘干房干燥枸杞，太陽能干燥設(shè)備方面使用較少。自然晾曬時干燥時間較長，夏果一般在三至五天，秋果在七到九天，在晾曬過程中，極易受蚊蠅、揚塵、灰霾的污染，嚴重影響枸杞品質(zhì)，并且易產(chǎn)生霉變。燃煤熱風(fēng)干燥，時間大約是三天，成本低烘干產(chǎn)量高，但是溫度較難控制，用時長、能耗高、枸杞品質(zhì)低，且燃煤產(chǎn)生大量二氧化硫灰渣煙塵等，既污染環(huán)境又破壞枸杞品質(zhì)。真空冷凍法干燥，枸杞品質(zhì)高，含水量營養(yǎng)價值高，但是設(shè)備昂貴，成本極高，使用少。

太陽能干燥設(shè)備作為一種新型高效的枸杞烘干設(shè)備，以高效的光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)為基礎(chǔ)，再以低成本運行為前提，可以有效的縮短干燥時間。在相同條件下太陽能板復(fù)合墻設(shè)備較自然烘干、燃煤熱風(fēng)烘干、真空冷凍烘干等方式有較大優(yōu)勢，是性價比最高的措施，應(yīng)大力推廣。

結(jié)語

國家大力支持新能源的開發(fā)應(yīng)用，全面推動能源節(jié)約大力發(fā)展可再生能源，太陽能墻一體化不僅可用在構(gòu)造舒適建筑環(huán)境上，且可同時用于日常生產(chǎn)生活，是一種具有應(yīng)用廣泛，節(jié)能效果明顯的節(jié)能新技術(shù)。