太阳能采暖系统在小城镇住宅建筑中应用技术的研究

摘要

我国小城镇目前的供热系统以分散式为主，能源利用率低，环境污染严重，其原因在于小城镇的发展刚刚起步，热力供应设施受到当地经济的制约而相对落后，能源消费结构不合理。小城镇可持续发展面临着经济、环境和能源三重压力。因而大力发展和综合利用可再生能源，对改善小城镇居民生活用能结构和能源消费水平，推进小城镇现代化水平具有重要的意义。 本文从太阳能利用的角度出发，分析了太阳能采暖系统的原理以及最佳太阳能保证率的计算方法。以保定地区一栋小城镇住宅建筑为例，用Dest软件进行了动态采暖负荷计算与分析。并将计算得出的逐时采暖负荷作为太阳能采暖系统实际运行工况负荷侧的数据基础。 根据太阳能采暖系统的原理以及建筑逐时负荷，本文通过TRNSYS软件模拟了太阳能采暖系统变流量动态运行工况，分析了系统中影响太阳能保证率的因素。通过改变集热器面积，计算得出太阳能与辅助热源的匹配方式不同，系统所需要的辅助热量以及相应的太阳能保证率也就不同，并以年节省费用最多为目标函数，来确定系统的最佳集热器面积。最后利用费用年值法对太阳能采暖系统以及其他常规能源系统进行经济性分析与环境效益分析。 本文旨在太阳能采暖系统与实际建筑相结合的模拟研究，为该系统在小城镇单栋住宅的应用作了初步的探索性研究。本文提出将太阳能采暖与末端变流量相结合的系统，目的是更加充分的利用太阳能，提高太阳能保证率。 本文所构造的变流量太阳能采暖系统为小城镇采暖设计提供了一条新的思路，既有利于提高小城镇居民的室内热舒适性，又有利于减少对环境的污染。

目录

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第一章绪论

1.1中国能源发展现状

1.1.1中国能源状况

1.1.2环境污染状况亟待改善

1.1.3新能源和可再生能源

1.2我国太阳能资源

1.3太阳能采暖系统分类

1.3.1被动式太阳能采暖

1.3.2主动式太阳能采暖

1.4本文研究的主要内容

第二章小城镇采暖现状

2.1总体情况

2.1.1气候特点

2.1.2居民家庭收入情况

2.2调查方法

2.2.1调查对象

2.2.2调查内容

2.3调查结果

2.3.1住宅建筑概况

2.3.2采暖方式

2.3.3采暖费用

2.3.4室内热湿环境

2.4存在问题

2.4.1环境污染严重

2.4.2热舒适性评价

2.5太阳能保有情况及应用的可能性

2.6本章小结

第三章太阳能采暖系统的技术分析

3.1太阳能采暖系统的基本组成

3.1.1集热器的选用与安装

3.1.2蓄热器的类型及大小

3.1.3辅助热源

3.1.4配热系统

3.2太阳能采暖系统的原理及工作方式

3.2.1直接系统

3.2.2间接系统

3.3太阳能辐射计算

3.3.1太阳有关角度的计算

3.3.2水平面上的太阳能辐射量

3.3.3倾斜面上的太阳能辐射量

3.4太阳能集热器面积的确定

3.4.1太阳能保证率

3.4.2集热系统的数学模型

3.4.3太阳能采暖系统性能图

3.4.4最佳集热器面积及最佳太阳能保证率的确定

3.5本章小结

第四章建筑动态负荷计算

4.1动态负荷计算简介

4.1.1常用动态负荷计算方法

4.1.2 Dest-h软件介绍

4.2动态负荷计算

4.2.1建筑描述

4.2.2计算输入

4.3负荷计算结果

4.4本章小结

第五章太阳能采暖系统动态模拟分析

5.1 TRNSYS软件概况

5.1.1 TRNSYS软件介绍

5.1.2 TRNSYS运行模式

5.2太阳能系统的动态模拟

5.2.1系统设置

5.2.2模拟结果分析

5.2.3系统能耗分析

5.3影响太阳能保证率f的因素

5.3.1负荷变化对太阳能保证率的影响

5.3.2蓄热水箱体积变化对太阳能保证率的影响

5.3.3集热面积变化对太阳能保证率的影响

5.4系统热源匹配参数的优化

5.5本章小结

第六章经济性分析与环境效益

6.1经济性分析

6.1.1费用年值的计算方法

6.1.2供暖系统的初投资费用和运行费用分析

6.1.3不同采暖方式的费用年值比较

6.2环境效益分析

6.3本章小结

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果