跨季节水池蓄热太阳能供暖系统参数优化

【摘要】：随着能源需求日趋增加,如何更好地利用可再生能源成为人们关注的焦点。现如今越来越多的太阳能供暖工程应运而生,但随之而来的问题也日益凸显。如何从实际工程中吸取经验来进一步减少投资、提高运行效率、增大太阳能保证率成为了众多学者关注的焦点。文章首先对山东省某跨季节水池蓄热太阳能供暖系统的实际工程进行实测和研究。通过对工程的详细剖析发现该系统在设计和控制策略上没有充分体现跨季蓄热太阳能供暖系统在节能方面优势的弊端,提出改进建议。同时在TRNSYS软件中构建模拟模型,并根据山东省工程运行实测记录数据对该模型进行验证。其次,利用已验证准确度的模型对跨季蓄热太阳能供暖系统进行影响因素分析。为了尽可能减少不确定因素的影响,在影响因素分析时,引入优化了高径比水箱和水池参数。针对影响因素分析,选择对系统技术经济性影响较大的集热器面积、蓄热运行温度、集热水池体积、缓冲水箱容积、蓄热启动时间等5个指标,利用TRNSYS模拟同时结合正交试验表做影响因素分析。为了减小已知影响权重较大的因素对其他小因素的影响,本文在正交试验中选用混合且水平随机的正交表L36(63*33)。最后,建立工程相关技术经济参数的数据以系统设备初投资估算指标、运行费用等优化跨季蓄热太阳能供暖系统参数。参数优化主要利用规范内公式,耦合不确定参数给出集热器面积与建筑面积在不同地区的配比范围。基于规范优化蓄热水池体积与集热器面积、缓冲水箱与集热器面积的配比范围。利用L25(56)正交试验表,结合TRNSYS模拟给出不同水平下初投资和运行费用的极差数据,从而给出不同地区跨季水池蓄热太阳能供暖系统最佳集热器面积与建筑面积配比,水池、水箱与集热器面积配比。 【关键词】：太阳能 跨季节水池蓄热 保证率 敏感性分析 TRNSYS
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU832.17
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 蓄热的研究现状11-12
• 1.2.2 水箱、水池的研究现状12-14
• 1.2.3 水池蓄热工程实例14-15
• 1.2.4 现有研究及工程分析15-16
• 1.3 本文的主要工作16-18
• 1.3.1 存在的问题16-17
• 1.3.2 本文主要研究内容17-18
• 2 跨季节水池蓄热太阳能供暖工程实测与分析18-27
• 2.1 跨季节水池蓄热太阳能供暖工程概述18-20
• 2.1.1 工程简介18-19
• 2.1.2 工程运行策略19-20
• 2.2 跨季节水池蓄热太阳能供暖工程实测20-25
• 2.2.1 测试基本情况20
• 2.2.2 测试过程20
• 2.2.3 测试仪器20
• 2.2.4 测点布置20-23
• 2.2.5 测试结果23-25
• 2.3 跨季节水池蓄热太阳能供暖系统分析25-26
• 2.3.1 控制方面的问题25
• 2.3.2 运行方面的问题25-26
• 2.3.3 设计方面的问题26
• 2.3.4 建筑一体化26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 跨季节水池蓄热太阳能供暖系统TRNSYS建模及验证27-35
• 3.1 TRNSYS软件介绍27-28
• 3.2 基于实际工程的TRNSYS软件跨季节水池蓄热太阳能供暖系统建模28-32
• 3.2.1 设备模块28-30
• 3.2.2 外部文件30
• 3.2.3 控制模块30-32
• 3.2.4 输出模块32
• 3.3 模型验证及误差分析32-34
• 3.3.1 模型验证32-33
• 3.3.2 误差分析33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 跨季节水池蓄热太阳能供暖系统影响因素分析35-47
• 4.1 影响因素种类35-37
• 4.1.1 集热器面积35
• 4.1.2 水箱、水池体积35-36
• 4.1.3 蓄热启动温度36
• 4.1.4 蓄热时长36
• 4.1.5 其他影响因素36-37
• 4.2 跨季节水池蓄热工程参数选取设计37-40
• 4.2.1 工程设计计算37-39
• 4.2.2 模拟工程TRNSYS建模39-40
• 4.3 基于TRNSYS模拟的水池最优高径比分析40-42
• 4.4 基于正交试验的影响因素分析42-45
• 4.5 本章小结45-47
• 5 典型地区跨季节水池蓄热太阳能供暖系统优化设计47-77
• 5.1 正交试验的设计47-50
• 5.1.1 正交试验表的选取47-48
• 5.1.2 正交试验表因素及其水平的选取48-50
• 5.2 典型地区跨季节水池蓄热太阳能供暖系统参数优化设计50-75
• 5.2.1 大连地区跨季节水池蓄热太阳能供暖系统参数优化设计50-58
• 5.2.2 哈尔滨地区跨季节蓄热太阳能供暖系统参数优化设计58-67
• 5.2.3 拉萨地区跨季节蓄热太阳能供暖系统参数优化设计67-75
• 5.3 本章小结75-77
• 结论77-79
• 参考文献79-82
• 附录A1 大连地区1000 m~2建筑跨季蓄热太阳能供暖系统费用表82-83
• 附录A2 大连地区1000 m~2建筑正交试验表(初投资)83-84
• 附录A3 大连地区1000 m~2建筑正交试验表(运行费用)84-85
• 附录A4 大连地区3000 m~2建筑跨季蓄热太阳能供暖系统费用表85-86
• 附录A5 大连地区3000 m~2建筑正交试验表(初投资)86-87
• 附录A6 大连地区3000 m~2建筑正交试验表(运行费用)87-88
• 附录A7 大连地区5000 m~2建筑跨季蓄热太阳能供暖系统费用表88-89
• 附录A8 大连地区5000 m~2建筑正交试验表(初投资)89-90
• 附录A9 大连地区5000 m~2建筑正交试验表(运行费用)90-91
• 附录B1 哈尔滨地区1000 m~2建筑跨季蓄热太阳能供暖系统费用表91-92
• 附录B2 哈尔滨地区1000 m~2建筑正交试验表(初投资)92-93
• 附录B3 哈尔滨地区1000 m~2建筑正交试验表(运行费用)93-94
• 附录B4 哈尔滨地区3000 m~2建筑跨季蓄热太阳能供暖系统费用表94-95
• 附录B5 哈尔滨地区3000 m~2建筑正交试验表(初投资)95-96
• 附录B6 哈尔滨地区3000 m~2建筑正交试验表(运行费用)96-97
• 附录B7 哈尔滨地区5000 m~2建筑跨季蓄热太阳能供暖系统费用表97-98
• 附录B8 哈尔滨地区5000 m~2建筑正交试验表(初投资)98-99
• 附录B9 哈尔滨地区5000 m~2建筑正交试验表(运行费用)99-100
• 附录C1 拉萨地区1000 m~2建筑跨季蓄热太阳能供暖系统费用表100-101
• 附录C2 拉萨地区1000 m~2建筑正交试验表(初投资)101-102
• 附录C3 拉萨地区1000 m~2建筑正交试验表(运行费用)102-103
• 附录C4 拉萨地区3000 m~2建筑跨季蓄热太阳能供暖系统费用表103-104
• 附录C5 拉萨地区3000 m~2建筑正交试验表(初投资)104-105
• 附录C6 拉萨地区3000 m~2建筑正交试验表(运行费用)105-106
• 附录C7 拉萨地区5000 m~2建筑跨季蓄热太阳能供暖系统费用表106-107
• 附录C8 拉萨地区5000 m~2建筑正交试验表(初投资)107-108
• 附录C9 拉萨地区5000 m~2建筑正交试验表(运行费用)108-109
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况109
• 攻读硕士学位期间参加科研项目109-110
• 致谢110-111

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