太阳能采暖技术及其应用研究

【摘要】：太阳能是无限量清洁能源，对当前面临能源与环境问题双重压力的人类社会来说，具有巨大的诱惑力。但基于太阳辐射能量密度低的特性，太阳能的规模化利用始终是难以解决的问题。本文以一栋小规模建筑为对象，进行以太阳能为单一热源的建筑供热技术与应用研究，以期提高太阳能在建筑中应用的比例。 在综述了前人研究成果的基础上，论述了太阳能利用方法以及对缓解目前的能源与环境问题的重要意义。以太阳能热利用为目标，阐述了主要计算方法。以秦皇岛市山海关区一栋小型别墅为对象，具体进行了太阳能热利用的设计计算工作。确定了太阳能采暖系统的储热水箱、太阳能集热器的具体规格尺寸。 设计计算结果表明，以太阳能为单一热源，按传统供热及模式供热，需要庞大的水箱，占据较大的建筑空间，尤其是需要很大的集热器面积，将导致初投资的增大。这些是利用太阳能单一热源采暖的主要技术障碍。为解决这些技术问题，本文提出了单一太阳能热源供热与分室调节相结合的供热方案，从而把集热器面积和储热水箱容积降低三分之二以上，达到目前条件下可以被接受的状态。 近似按理论计算结果设计、建设的太阳能采暖系统运行结果表明，采暖效果符合国家相关技术规范，而且由于采用低温地板辐射供暖系统，分室调节问题很容易解决。由此证明，太阳能单一热源供暖系统必须与分室调节运行方案相结合，才能满足建筑供热需求。 论文的研究工作还表明，太阳能的低密度和波动问题是客观存在的，是无法改变的，提高太阳能集热器集热效率也很有限。所以，试图在大型建筑中采用单一太阳能热源供热是不现实的，而必须与其他热源相结合。由于太阳能集热器的面积受到安装空间和初投资的限制，规模越大的建筑，可利用太阳能供热的比例就越低。但是，我国广大农村和小城镇，由于居民住宅及部分公用建筑规模不大，以太阳能为单一热源的建筑采暖技术具有广阔的推广应用前景，可为我国的节能减排工作做出重要贡献。 【关键词】：太阳能 建筑供热系统 热辐射 集热器 储热水箱
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU832.17
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-13
• 1.1.1 课题背景10-12
• 1.1.2 研究的目的和意义12-13
• 1.2 太阳能供热技术现状13-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-15
• 1.4 本文拟采用的研究方法15-16
• 第2章 太阳能热利用16-24
• 2.1 太阳能资源16-19
• 2.1.1 太阳能简介16-17
• 2.1.2 太阳能热利用原理17-19
• 2.2 太阳能热利用计算分析19-23
• 2.2.1 太阳能集热器19-20
• 2.2.2 太阳能集热器能量模型20-23
• 2.3 太阳能集热器能量模型应用23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 建筑太阳能采暖系统设计方法24-34
• 3.1 建筑采暖区域24-25
• 3.2 太阳能建筑采暖方式25-27
• 3.3 建筑采暖热负荷27-30
• 3.3.1 采暖热负荷计算28
• 3.3.2 采暖循环水系统计算28-29
• 3.3.3 集热循环水系统计算29-30
• 3.4 太阳能建筑采暖系统运行工况分析30-32
• 3.4.1 储热水箱供热工况31
• 3.4.2 太阳能供热-储热水工况31-32
• 3.5 太阳能集热器选型计算32-33
• 3.6 本章小结33-34
• 第4章 太阳能采暖技术应用与评价34-40
• 4.1 工程简介34-35
• 4.2 建筑基本概况35
• 4.3 太阳能采暖系统主要参数35-37
• 4.4 辅助热源的确定37
• 4.5 设计结果分析37-38
• 4.6 建设与运行结果分析38-39
• 4.7 本章小结39-40
• 结论40-41
• 参考文献41-43
• 攻读硕士学位期间主要成果43-44
• 致谢44-45
• 作者简介45

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