用于可持续建筑的釉面和非釉面透射式太阳能集热器：一项比较评估

《Scientific Reports》：Glazed and unglazed transpired solar collectors for sustainable buildings: a comparative assessment

　　

摘要

透射式太阳能集热器（TSCs）能够预热通风空气，并减少通过建筑围护结构的导热热量损失，从而起到动态隔热的作用。在相同条件下，对带玻璃和不带玻璃的TSC模块进行直接户外对比的研究仍然有限。本研究对两种安装在立面上的模块进行了系统的实验测试，这两种模块都使用了相同的穿孔镀锌钢吸热板和110毫米厚的空气层：一种是无玻璃的TSC（UTSC），另一种是装有4毫米厚低铁钢化玻璃的带玻璃TSC（GTSC）。实验在约旦安曼的晴朗天气条件下进行（2025年1月至3月），具体气流速率为18–144立方米/（小时·平方米），太阳辐射强度为200–1000瓦/平方米。同时，还评估了GTSC在多种空气层高度下的自然对流运行情况。性能评估采用了包括热性能、热交换、能量效率、墙体热量回收、通风负荷减少以及经济效益等指标。在测试范围内，GTSC的热效率达到了48–75%，能量效率高达12%，比UTSC（42–65%）高出6–9个百分点。UTSC的墙体热量回收率在低辐射强度下为93%，在高峰辐射强度下降至63%，这与动态隔热的行为一致；而GTSC的通风负荷减少率则从60%单调增加到90%。在被动运行模式下，GTSC在3.0米空气层高度时无需使用风扇即可达到55%的效率。根据约旦的能源价格进行的经济评估显示，UTSC的回收期为4.4年，GTSC为5.2年。这些结果为判断何时在建筑中采用玻璃以实现可持续的通风预热提供了基于实验数据的指导。