民用建筑光热系统示范项目测评方法研究

摘要

近些年来，能源问题日益成为世界各国面临的难题之一，传统能源的日渐消耗，以及给环境气候带来的严重影响，这些问题都在阻碍着经济的发展与人们生活环境水平的改善。在此背景下，可再生能源作为新能源被广泛应用，太阳能是新能源中的清洁能源之一，完全符合人们对环境质量的要求。因此，合理高效的利用太阳能资源是我们目前研究的重要课题之一。
　　太阳能热水系统示范项目是指国家资助在某地区建立与建筑一体化的太阳能热水系统，以考察该地区是否具备大规模推广太阳能热水系统的应用条件，并委托测评机构对其进行能效测评，作为能否通过验收的必要条件。
　　太阳能热水系统示范项目能效测评是通过系统运行参数，判断评价指标（包括常规能源替代量和太阳能保证率等）是否满足要求，来衡量示范项目能否通过测评。测评依据《可再生能源建筑应用示范项目测评导则》和《示范项目申请报告》。既有测试方法对太阳辐射量有一定要求，至少应有4天的太阳辐射量分布在以下四个阶段：J1＜8MJ/m2·日；8MJ/m2·日≤J2＜13MJ/m2·日；13MJ/m2·日≤J3＜18MJ/m2·日；18MJ/m2·日≤J4。
　　实际测试过程中发现，天气条件满足上述要求存在一定困难，测试周期往往被延长，评价指标在计算过程中存在盲目取值，不符合实际情况。文献中对系统性能分布规律研究较少，因此，分析太阳能资源分布特点，研究不同环境条件下系统集热效率分布，对快速、客观测评示范项目显得尤为重要。
　　本文所做的研究内容及主要相关成果主要包括以下几点：
　　第一，首先分析了目前太阳能光热系统建筑一体化应用技术，根据系统与建筑不同的结合方式，并结合现有测评技术，将太阳能热水系统进行归类划分。
　　第二，其次研究了不同环境条件下太阳能热水系统光热转换性能，主要分为两部分，第一部分建立了太阳能热水系统动态仿真模型，包括“太阳辐射动态仿真模型、集热系统动态仿真模型和集热效率仿真模型”；第二部分利用MATLAB仿真软件对上述数学模型进行求解分析，对比分析不同环境条件下的系统集热效率和集热量，得出了在稳定天气条件下系统日平均集热效率比较稳定，系统集热量与太阳辐射量呈良好的线性相关性，对不同工况之间系统集热量折算结果进行了误差分析，并给出修正系数（0.90~0.95）。
　　第三，研究了太阳能热水系统示范项目现场测试过程中存在的问题，并分析了其主要影响因素：包括气象条件、工况测点选取、测试方法、初始冷水温度、集热器积尘等。然后对太阳能热水系统测试方法进行了实验验证研究，并得出了与理论计算近似的实验结果。
　　第四，对既有测评方法进行了优化。

目录

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目录

1 绪论

1.1课题背景

1.2国内外对阳能热水器应用现状

1.3光热系统性能研究及测试现状

1.4本论文研究内容及目的

2 建筑光热系统示范项目应用技术研究

2.1建筑光热系统一体化的概念

2.2太阳能热水系统形式分类

2.3太阳能热水系统安装技术

2.4不同系统形式测评方法

2.5本章小结

3 太阳能热水系统仿真模型的建立与求解

3.1太阳能热水系统集热原理

3.2太阳能热水系统集热效率

3.3集热系统仿真模型的建立

3.4集热效率影响因素的仿真计算与分析

3.5不同环境条件下集热效率分布情况

3.6系统集热量与太阳辐射量对应关系分析

3.7本章小结

4 太阳能热水系统实测影响因素分析

4.1气象条件对系统性能的影响

4.2太阳辐射量测点对结果的影响

4.3测试方法对性能计算结果的影响

4.4初始冷水温度对系集热效率的影响

4.5集热器积尘对系统集热效率的影响

4.6误差分析

4.7本章小结

5 太阳能热水系统测试方法实验研究

5.1实验目的与内容

5.2实验方案设计

5.3实验结果

5.4本章小结

6 既有示范项目测评方法评价与优化

6.1既有示范项目测评方法评价

6.2既有示范项目测评方法优化

6.3本章小结

7 结论与展望

7.1研究结论

7.2展望及建议

致谢

参考文献

附 录