高原高寒地区的太阳能采暖系统研究

摘要

当今全球面临着能源消耗和环境污染的双重压力，清洁能源的开发、利用已经成为能源发展的大趋势。中国西部高原高寒地带大部分地区面临着冬季采暖的危机，而这些地区太阳能资源尤其丰富，在太阳能热利用技术发展方面占有自然优势。但是普通太阳能采暖系统采用水为载热介质，冬季太阳能集热系统的冻结与夏季过热等问题使其在高原高寒地区受到很大的限制。
　　针对以上情况，本文研究了高原高寒地区太阳能采暖系统及其技术应用。
　　本文以青海省西宁市平安县某社区服务中心为实验平台，系统采用新型“直流型双通太阳能真空集热管”与“高性能PCM相变蓄能芯”结合的太阳能集热器及高效囊式换热水箱采暖，末端用暖气片为用户供暖，对采暖系统进行设计计算及实验研究，期望将研究成果应用到高原高寒地区的工程中，主要包括以下几方面内容：
　　（1）为青海省西宁市平安县某社区服务中心提供PCM空气式太阳能光热热水采暖系统，包括系统的设计、核算、选型，根据项目特点积极开展系统优化设计，使系统操作简单、使用方便、安全经济、稳定高效。
　　（2）对已设计和施工的系统进行调试，完成其系统采暖季安全性检测。找出目前应用中存在的问题：PCM空气式太阳能集热器的载热介质通过位于建筑物楼顶风机进行循环，风机与集热器联箱、楼顶面连接会引起噪音影响生活、办公的环境品质；热空气在流经集热器的过程中由于施工原因有漏风现象，从而降低系统的集热效率。
　　（3）对系统的运行过程进行实验，研究空气式PCM太阳能采暖系统的各性能指标并对囊式换热水箱性能进行测试。得出结论：冬季白天供暖10小时，采暖室内采暖期间平均温度为21.2℃，平均相对湿度为48％，满足室内采暖舒适度要求；该系统集热效率计算结果为40.13%；采暖期间内系统供热量为29.58kW，系统单位面积供热量为41.5W/m2，采暖的热性能系数为0.557。
　　（4）分析高原高寒地区的太阳能采暖系统的主要经济效益、社会环境效益。得到结论：在燃气采暖、燃煤锅炉采暖、空调采暖、PCM空气式太阳能采暖四种采暖方式中，PCM空气式太阳能采暖的费用年值是最低的；该社区服务中心PCM空气式太阳能采暖系统可年平均减少CO228t、SO2220Kg、NOx99Kg、固体颗粒1375Kg的排放。
　　基于上述四个方面的研究内容，以青海地区的测试数据为基础，研究高原高寒地带该系统的可行性，指导工程的应用。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景及来源

1.2 相变蓄能技术在传统太阳能工程中的应用

1.3 研究的目的及意义

1.4 课题研究现状

1.5 研究内容及方法

1.6 论文研究结构

第二章 高原高寒地区建筑采暖现状及分析

2.1 中国气候区域划分及其气候分析

2.2 高原高寒地区建筑采暖现状

2.3 高原高寒地区建筑利用太阳能采暖可行性分析

2.4 本章小结

第三章 青海省马驿新型农村太阳能采暖系统设计计算及分析

3.1 项目介绍

3.2 PCM空气式太阳能系统可行性分析

3.3 太阳能采暖系统的运行原理

3.4 PCM空气式太阳能采暖系统性能评价指标

3.5 马驿新村社务服务中心采暖系统设计

3.6 本章小结

第四章 高原高寒地区农村太阳能采暖系统测试与分析

4.1 太阳能采暖系统测试分析与系统性能分析

4.2 PCM空气式太阳能采暖系统经济社会效益分析

4.3 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 全文总结

5.2 课题展望

参考文献

发表论文及参加科研情况说明

致谢