温室太阳能与锅炉联合供热系统的研究

【摘要】：面对目前日益严重的能源危机和环境污染问题,太阳能逐渐成为了人们关注和研究的焦点。我国的温室一直以来主要是以小型燃煤锅炉供热为主,这种供热方式运行成本高,且随着能源价格高涨,高额的采暖费用已成了一大难题。在国家大力提倡节能和开发新能源的政策下,太阳能光热技术给温室供热带来了新的方向。由于太阳能具有不均匀和不稳定性,为确保全年温室采暖的可靠性,必须利用太阳能与锅炉联合供热。 本文首先对温室的太阳能利用现状和温室供热技术进行了介绍。在此基础上,分析了我国的太阳能资源的分布情况及对我国的温室气候区进行了划分。另外,对太阳辐射的基本理论进行了分析,并研究了太阳辐射的计算。通过分析温室太阳能与锅炉联合供热系统的结构,分别对太阳能集热器、储热水箱、锅炉和温室散热系统的性能进行热力学分析。在对整个系统的结构和性能进行分析基础上,首先,对该联合供热系统进行整体设计。其次,针对所研究的对象,详细对该系统的各个重要组成部分进行设计。最后,利用DeST-h模拟软件计算所研究温室的动态热负荷。 在昆明地区的气候条件下,对所研究温室进行试验并分析。包括太阳能集热系统性能分析,储热水箱保温性能测试分析及温室采暖效果分析。最后,对整个系统的效益进行了评价。包括节能效益评价,经济效益评价和环境效益评价。通过研究发现,该系统理论上一年能节省标准煤约153.12吨,折合人民币122496元。由调研测试得,一年的节省煤量约为146吨,即可节省资金116800元。以测试值来计算,回收该投资成本需8.6年。以理论值来计算,回收该投资成本需8.2年。基于以昆明地区年辐照量为参照并加以全部转化利用的前提下,该系统20年内的二氧化碳减排总量为10190.04吨。年均二氧化碳减排量约为509.5吨。系统的效益评价表征,该系统具有很好的节能性、经济性和环保性,值得推广应用。 作者在末尾对本课题的研究进行了总结和展望,太阳能作为温室的一种新的供热方式,具有节能、经济和环保等优点,在温室供热领域前景广阔。 【关键词】：太阳能 锅炉 温室 供热
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S625.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 温室太阳能利用研究现状10-12
• 1.2.1 国外对温室太阳能利用的研究10-11
• 1.2.2 国内对温室太阳能利用的研究11-12
• 1.3 温室供热技术的研究12-13
• 1.4 课题研究的主要内容13-15
• 第二章 我国温室气候区划分及太阳辐射基础15-25
• 2.1 我国的太阳能资源15-17
• 2.2 我国温室气候区划分17-18
• 2.3 太阳辐射基本理论18-19
• 2.4 太阳辐射强度计算19-24
• 2.4.1 太阳法线方向直射辐射强度的计算19-21
• 2.4.2 水平面太阳辐射强度的计算21-22
• 2.4.3 倾斜面太阳辐射强度的计算22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 温室太阳能与锅炉联合供热系统热力学分析25-43
• 3.1 太阳能集热器热力学分析25-28
• 3.1.1 太阳能集热器的介绍25-27
• 3.1.2 平板太阳能集热器的热性能27-28
• 3.2 太阳能储热水箱热力学分析28-29
• 3.2.1 储热水箱的热量平衡28-29
• 3.2.2 储热水箱的热损系数29
• 3.3 锅炉热力学分析29-38
• 3.3.1 锅炉的基本组成及工作过程30-31
• 3.3.2 锅炉的热平衡31-38
• 3.4 温室散热系统热力学分析38-41
• 3.4.1 温室散热系统的类型及特征38-39
• 3.4.2 温室散热系统的(?)分析39-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 温室太阳能与锅炉联合供热系统设计43-59
• 4.1 联合供热系统整体设计43-52
• 4.1.1 太阳能集热系统设计44-47
• 4.1.2 太阳能储热水箱设计47
• 4.1.3 锅炉设计47-49
• 4.1.4 温室散热系统设计49
• 4.1.5 控制系统设计49-52
• 4.2 温室动态热负荷模拟计算52-57
• 4.2.1 DeST-h软件简介53
• 4.2.2 DeST-h模拟计算53-57
• 4.3 本章小结57-59
• 第五章 温室太阳能与锅炉联合供热系统试验及分析59-69
• 5.1 试验温室概况59-60
• 5.2 测试装置与测量参数60
• 5.3 太阳能集热系统性能分析60-62
• 5.3.1 集热系统日平均性能分析60-61
• 5.3.2 集热系统瞬时热力性能分析61-62
• 5.4 储热水箱保温性能测试分析62-63
• 5.5 温室采暖效果分析63-64
• 5.6 系统效益评价64-66
• 5.6.1 节能效益评价64-65
• 5.6.2 经济效益评价65-66
• 5.6.3 环保效益评价66
• 5.7 本章小结66-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69-70
• 6.2 展望70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-77
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文与其它77-79
• 附录B 试验相关图片79

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