寒冷地区农居太阳能炕采暖系统设计研究

摘要

随着社会的发展、能源的短缺、环境的污染、人们生活水平的提高，曾经广泛应用于我国北方寒冷地区的传统火炕已经不能满足时代的要求。由于其具有温度难以控制、燃料消耗过大、污染环境、烟道占用室内空间和搭建技术落后等弊端，更不能适应“建设社会主义新农村”的要求。要想从根本上解决传统火炕存在的这些问题，最重要的是变革火炕的搭建形式、使用新型清洁能源。而现有的太阳能采暖技术不同程度的存在热效率低、性能不稳定、造价高等缺点，不能满足寒冷地区农居太阳能采暖的需要。
　　 针对上述问题，本文对寒冷地区农居太阳能炕采暖技术进行设计研究。
　　 通过采取实地走访、测试等方式对山东诸城太阳能炕采暖系统进行实态调查。
　　 在实际调研的基础上，以济南地区气候条件为例，总结、提升出适用于寒冷地区农居太阳能炕采暖设计的理论体系。对太阳能炕采暖系统及各个组成部分进行选型，包括炕面温度、炕体材料与结构、集热器朝向、集热器面积、系统设计流量、蓄热系统形式及蓄热量、运行工况和智能控制系统设计；对系统主要设计参数给出了简易的算法，为后期太阳能炕采暖技术的研究和农居太阳能炕采暖的设计打下基础。
　　 经过理论分析总结，结合农宅需求，本文设计了一套适用于济南地区使用的太阳能炕采暖实验系统。为模拟农宅环境，在学校停止集中供暖的寒假期间，在学生宿舍六层某房间搭建实验台，记录了实验台的搭建过程、搭建过程中出现的问题及解决方案，进一步完善了太阳能炕采暖系统的理论体系。选取济南地区气温最低的1月对试验台进行实验，得到了太阳能炕采暖系统的性能参数，对实验台的实验表现进行了详细的分析。
　　 本文在理论分析和实验研究的基础上，对采暖房间的舒适度、太阳能炕采暖系统的节能性和经济性进行研究。结果表明，经过计算和改进，太阳能炕采暖系统的年节能量为9315.01MJ，全寿命周期内总节能量1.86×105MJ，回收年限为5.06年，寿命周期内总节约资金11534.8元。本文最后对太阳能炕采暖系统推广的意义进行阐述。
　　 本文对太阳能炕采暖系统进行的理论设计方法和实验研究结果可广泛适用于寒冷地区农居，解决农民冬季采暖问题，改善农居冬季室内舒适度。同时，也为农居太阳能炕采暖设计者提供有益的参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的研究背景

1.1.1我国能源短缺和环境污染现状

1.1.2传统火炕优势和弊端的分析

1.1.3太阳能炕采暖是一种适宜我国北方寒冷地区使用的采暖方式

1.2课题的来源及研究意义

1.2.1课题的来源

1.2.2课题的研究意义

1.3课题的研究内容和方法

1.3.1课题的研究内容

1.3.2课题的研究方法

1.4山东诸城太阳能炕采暖系统应用实例分析

1.4.1山东诸城气候简介

1.4.2系统简介

1.4.3运行工况及效果

第2章太阳能炕采暖系统理论研究

2.1太阳能炕采暖系统原理与结构

2.1.1太阳能炕采暖系统原理

2.1.2太阳能炕采暖系统结构

2.2太阳能炕采暖系统设计

2.2.1设计条件分析

2.2.2供热采暖系统选型

2.2.3末端供暖系统设计

2.2.4集热系统设计

2.2.5蓄热系统设计

2.2.6运行工况设计

2.2.7智能控制系统设计

第3章：太阳能炕采暖系统实验研究

3.1实验台简介

3.1.1实验台设计

3.1.2实验台制作

3.2测试系统简介

3.2.1太阳能炕测试系统

3.2.2环境气象参数测试系统

3.2.3其它测试仪器

3.3实验研究

3.3.1测试内容

3.3.2测点布置

3.3.3测试过程

3.3.4测试数据整理分析

第4章：太阳能炕采暖系统综合评价及推广意义

4.1太阳能炕采暖系统的综合评价

4.1.1节能性分析

4.1.2经济性分析

4.2改进后的太阳能炕采暖系统的综合评价

4.2.1节能性分析

4.2.2经济性分析

4.3太阳能炕的推广意义

结语

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况