基于清洁能源应用的北方农村独立民居多源互补供热系统优化研究

摘要

北方地区独立民居目前以燃烧散煤或薪柴为主的供暖方式是造成雾霾的重要原因。近年来，随着供暖季雾霾天气的日益严重，采用可再生能源替代常规能源实现清洁供热，受到中央和地方的高度重视，可再生能源供热是实现我国可持续清洁供热的必由之路。本文立题源于中国政府/世界银行/全球环境基金资助的中国可再生能源规模化发展项目，该项目由青岛理工大学承担，项目主要针对北方地区进行高比例可再生能源多源互补供热系统开发和激励政策研究。本文提出针对北方地区农村独立民居的太阳能-热泵供暖系统，该系统结合了太阳能和热泵各自的优点，有效的解决了农村独立民居供暖过程中的能源浪费、污染等问题，对于改善农村居民的生活方式有重大意义。
　　首先分析了各设备的性能，并以此为基础分别构建了适用于北方寒冷地区和严寒地区农村独立民居的多源互补供热系统。通过对各设备运行能耗、效率等因素的分析，结合峰谷电价提出夜间热泵联合电加热器供热并适当蓄热的运行模式。在此基础上分析了太阳能集热器、空气源热泵、土壤源热泵、地埋管以及蓄热水箱性能和效率的影响因素，并建立瞬态计算数学模型。
　　其次在建筑负荷模拟计算的基础上利用TRNSYS软件建立太阳能-热泵供热系统动态仿真模型，模拟计算结果结合经济性分析，提出系统的优化设计方法。系统优化以费用年值（年运行费用+投资年值）最小为优化目标，改变系统各热源设备配比和控制温度，对比模拟计算结果得出系统最优配比和最佳控制方式。
　　最后分别以东北、华北、西北地区农村独立民居为研究对象，在前文优化计算的基础上进行典型情景适用性分析。针对不同地区的农村独立民居，研究太阳能-热泵耦合供热系统在不同太阳能集热器造价、不同电价、不同贷款利率条件下的经济和环境效益表现，为多源互补供热系统的建设、运营和推广应用决策及措施提供根据。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景

1.2多源互补供热系统国内外研究现状

1.3本文研究目的、内容和技术路线

第2章 北方农村独立民居清洁供热适用性分析

2.1北方农村独立民居建筑概况及供热特点

2.2多种清洁供热方式适用性分析

2.3北方地区农村独立民居多源互补供热系统构建思路

2.4 本章小结

第3章 北方农村多源供暖系统构建及瞬态模型建立

3.2北方严寒地区农村独立民居多源互补供热系统构建及运行模式

3.3 多源互补系统热源设备瞬态模型建立

3.4利用 TRNSYS平台进行系统建模

3.5本章小结

第4章 北方农村独立民居多源互补供热系统优化

4.1多源互补供热系统模拟计算

4.2系统优化方法

4.3多源互补供热系统优化

4.4本章小结

第5章 农村独立民居多源互补供热系统情景分析

5.1农村独立民居供热系统情景分析方法

5.2不同区域农村独立民居供热系统的情景分析

5.3不同造价、电价、贷款利率下的情景分析

5.4经济环境效益分析

5.5本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢