兰州地区机械加工厂房太阳能热风供热系统的数值模拟研究

【摘要】：目前,经济的快速发展导致了能源需求量的不断增加。同时,传统能源的供给不足及其使用所带来的环境污染已经成为全球性难题。太阳能作为一种清洁可再生的能源,将其作为建筑设备及其系统的驱动能源,具有节能、环保和能源的可再生利用等特性,成为建筑节能领域的研究热点。 为了充分利用兰州地区丰富的太阳能资源,减少对传统化石燃料的使用量,实现环保和节能要求,本文综合太阳能技术和供热技术,提出了适用于机械加工类厂房的太阳能热风供热系统的设计方法。通过数值模拟和分析,验证了该系统在兰州地区工业厂房应用的可行性,主要研究内容如下： 1.基于太阳能技术和供热技术,对太阳能热风供热系统的工作机理和组成环节进行了研究和分析。 2.选取兰州地区某机械加工厂房作为研究对象,为其设计了太阳能热风供暖。利用TRNSYS软件,对该太阳能热风供暖系统主要运行参数的变化规律进行数值仿真。结果表明,该太阳能热风供热系统能够满足工业厂房的冬季采暖需求,具有一定的应用潜能。 3.从技术、经济、节能、环保等指标,将该太阳能热风系统与传统供暖系统进行了比较。结果表明,虽然太阳能热风供热系统的初投资成本比较高,但是具有运行费用低,技术先进,且节能减排效果明显等优点。 本文的研究结果验证了将太阳能技术与供热技术相结合,用以解决北方地区工业厂房冬季采暖问题的可行性。 【关键词】：太阳能 供热技术 太阳能热风供热系统 数值模拟 节能
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU832.1
【目录】：

• 目录5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 引言10-11
• 1.2 课题研究背景及其意义11-14
• 1.2.1 国外能源使用状况11-12
• 1.2.2 国内能源使用状况12-13
• 1.2.3 我国太阳能资源的分布13-14
• 1.3 太阳能与供热技术的综合应用14-17
• 1.3.1 国外研究与应用现状14-15
• 1.3.2 国内研究与应用现状15-17
• 1.4 空气太阳能供热系统的研究现状17-19
• 1.5 课题研究的主要内容19-21
• 第2章 太阳能热风供热系统21-28
• 2.1 太阳能热风供热系统的组成21-24
• 2.1.1 太阳能空气集热器21-22
• 2.1.2 辅助加热设备22
• 2.1.3 蓄热设备22-23
• 2.1.4 新风管路、一次回风管路和送风管路23-24
• 2.1.5 其他主要设备24
• 2.2 太阳能热风供热系统的工艺流程24-26
• 2.2.1 供热运行模式25-26
• 2.2.2 通风运行模式26
• 2.2.3 储热运行模式26
• 2.3 太阳能热风供热系统的控制系统26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 兰州地区机械加工厂房太阳能热风供热系统的设计28-41
• 3.1 兰州地区的气候特征28
• 3.2 机械加工厂房概况28-29
• 3.3 太阳能热风供热系统的热负荷计算29-31
• 3.3.1 厂房室内设计温度的确定29-30
• 3.3.2 厂房供热系统的热负荷计算30-31
• 3.4 太阳能热风供热系统的设计31-39
• 3.4.1 太阳能集热器的安装方位、倾角及安装间距31-32
• 3.4.2 太阳能集热器的选型计算和排列方式32-34
• 3.4.3 储热设备的选型计算34-35
• 3.4.4 新风系统的水力计算35-36
• 3.4.5 一次回风系统的水力计算36-37
• 3.4.6 送风系统的水力计算37-38
• 3.4.7 储热系统的水力计算38
• 3.4.8 辅助热源的选型计算38-39
• 3.5 自动控制系统的设计39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 太阳能热风供热系统的仿真模拟及其分析41-49
• 4.1 TRNSYS软件简介41
• 4.2 太阳能热风供暖系统主要参数变化规律的数值模拟41-48
• 4.2.1 新风温度的逐时变化曲线42-43
• 4.2.2 最冷月系统主要参数逐时变化曲线43-45
• 4.2.3 最冷月阴天、晴天系统主要参数逐时变化曲线45-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第5章 系统经济分析及环评分析49-54
• 5.1 基于费用年值法的经济性分析49-52
• 5.1.1 系统初投资费用分析49-50
• 5.1.2 系统运行费用分析50-52
• 5.1.3 系统的费用年值分析52
• 5.2 系统环境效益分析52-53
• 5.3 本章小结53-54
• 结论与展望54-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61
• 附录 (攻读学位期间所发表的学术论文)61-62
• 附录B62-63

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