北方军事库房太阳能热风供暖特性模拟研究

摘要

我国北方偏远地区军事建筑供暖主要以煤、柴油等化石能源为主，落后的供暖技术和偏低的利用效率不仅增加能源消耗量，而且影响部队的能源保障安全，这不满足我军节约型、环保型营区的建设要求。我国北方大部分地区的太阳能资源较为丰富，因此可以利用这些地区的太阳能资源优势，大力发展冬季太阳能供暖。
　　本文针对北方地区军事库房建筑冬季供暖问题，提出了适用于这类建筑的太阳能空气集热供暖系统。该系统形式简单、运转部件少、使用寿命长，解决了军事库房冬季供暖问题，做到营区与环境的和谐共处、永续发展，对提高军队的能源保障能力至关重要。
　　首先，本文研究了我国北方军事库房的供暖特点和供暖现状，分析利用可再生能源供暖的必要性，提出太阳能空气集热器与燃气空气加热器联合供暖系统，阐述了该系统的工作原理，并对各部件进行了选型计算。为最大化利用太阳能资源和提高供暖效率，本文为该系统设计了共8种运行模式，分别是太阳能同时供暖和蓄热模式、太阳能单独供暖模式、太阳能和燃气供暖模式、卵石蓄热床独立供暖模式、卵石蓄热床和燃气加热器供暖模式、燃气加热器独立供暖模式、太阳能单独蓄热模式和系统停止模式。
　　其次，通过模拟的方法对该系统的运行特性及供暖效果进行研究。结合相关理论知识，建立太阳能热风供暖系统各部件的数学模型，利用TRNSYS软件分别对常规太阳能供暖系统和太阳能空气集热器与燃气加热器联合供暖系统进行模拟。对比研究了太阳辐射强度、有效集热量、热负荷、太阳能保证率、集热器性能、室内温度、卵石蓄热床温度等参数的变化规律。
　　最后，对卵石蓄热床进行了优化，计算在不同条件下该系统相比无蓄热设备热风供暖系统的年平均净收益，确定系统最佳的蓄热体积。并分析了优化后系统的经济效益和环境效益。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究背景和意义

1.2 太阳能供暖研究现状

1.3 本课题主要研究内容

第2章 太阳能空气集热器与燃气空气加热器联合供暖系统设计

2.1 室内外设计参数及建筑概况

2.2 系统工作原理

2.3 太阳能热风供暖系统设计

2.4 系统运行模式及控制策略

2.5 本章小结

第3章 系统数学模型建立

3.1 太阳辐射模型

3.2 建筑负荷模型

3.3系统主要部件模型

3.4 本章小结

第4章 系统运行特性模拟研究

4.1 TRNSYS软件介绍

4.2 建筑模型

4.3 常规太阳能热风供暖系统

4.4 太阳能空气集热器与燃气加热器联合供暖系统

4.5 本章小结

第5章 系统经济性分析

5.1 蓄热体积优化

5.2 太阳能热风供暖系统经济性分析

5.3 环境效益

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢