太阳能低温地板辐射采暖系统的研究

【摘要】：能源问题日益严重,为了开发利用可再生能源,达到节能减排、可持续发展的目的,本文研究了太阳能低温地板辐射采暖系统在华北地区的可行性。依据太阳辐射相关理论,基于目前与实测值比较吻合的Hottel Model模型,运用VB编写程序,计算了全国主要城市全年晴天水平面和任意角度倾斜面上的太阳辐射量、日出时间、日落时间、峰值、全天累计辐射量以及太阳能集热器的最佳倾斜角度。该程序可计算本地区太阳辐射量,并能为相近地区太阳辐射量计算提供参考。能满足一般太阳能工程和科学研究的需要。 本文利用DeST-h模拟技术对天津市一栋独体别墅进行了动态热负荷模拟。研究了间歇性供暖的形式不同室外温度下系统供暖的间歇时间及供暖时间表。利用CFD技术模拟研究了不同地面材料、不同供水水温对地板采暖地板温度分布影响。对太阳能集热器、储热水箱、辅助热源等进行了合理选择与优化设计,设计了一套太阳能低温地板辐射采暖系统。 本文介绍了相变蓄热技术应用于太阳能供热系统的发展,设计了一套相变蓄热式太阳能低温地板辐射采暖系统。包括蓄热器的设计和相变蓄热介质的选型。模拟了以相变蓄热地板作为热源为地板采暖提供热量的地板温度分布。 本文研究了太阳能低温地板辐射采暖系统的环境效益与经济效益,得到了太阳能地板采暖系统在运行期间内有着良好的环境效益和经济效益。虽然初投资较高,但运行费用低廉,并且长期运行该系统可大大减少二氧化碳排量,有利于缓解全球变暖,同时也减少了酸性气体和悬浮颗粒物的排放量。 【关键词】：节能减排 太阳能地板辐射采暖系统 太阳辐射 相变蓄热 系统设计
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU832.17
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 主要符号表10-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 研究背景与意义12-17
• 1.1.1 能源现状12
• 1.1.2 我国的太阳能资源分布情况12-14
• 1.1.3 建筑节能14-15
• 1.1.4 太阳能利用现状15-16
• 1.1.5 太阳能低温地板辐射采暖系统的特点16-17
• 1.2 国内外研究现状17-18
• 1.2.1 国外研究现状17-18
• 1.2.2 国内研究现状18
• 1.3 蓄热材料的研究现状及应用18-19
• 1.4 课题研究的主要工作19-20
• 2 太阳辐射的计算与太阳能集热器最佳倾角的选择20-31
• 2.1 太阳辐射模型的建立20-26
• 2.1.1 晴天太阳辐射模型(Hottel Model)的简介及计算20-22
• 2.1.2 太阳辐射的模拟计算22-26
• 2.2 倾斜面和竖直面上太阳辐射量的计算26-29
• 2.3 太阳能集热器最佳倾斜角度的计算选择29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 太阳能地板采暖系统的分析31-56
• 3.1 建筑动态热负荷模拟计算31-33
• 3.1.1 建筑热负荷31-32
• 3.1.2 建筑物的面积热指标32-33
• 3.2 DeST-h模拟33-36
• 3.2.1 模型的建立33
• 3.2.2 模拟结果分析33-35
• 3.2.3 间歇性供暖的研究35-36
• 3.3 地板及管路敷设分析36-37
• 3.4 地板辐射采暖构造层传热分析37-43
• 3.4.1 地板辐射采暖构造层传热的物理模型37
• 3.4.2 地板辐射采暖构造层传热的数学模型37-39
• 3.4.3 求解结果分析39-43
• 3.5 太阳能集热系统设计43-48
• 3.5.1 太阳能集热器的选型43-45
• 3.5.2 太阳能集热器的连接45-47
• 3.5.3 太阳能集热器面积和倾角计算47-48
• 3.6 太阳能储热水箱设计48-52
• 3.6.1 储热水箱结构的设计48-50
• 3.6.2 储热水箱容积的确定50-52
• 3.7 辅助热源设计52-54
• 3.7.1 辅助热源的分析52
• 3.7.2 辅助热源位置的选择52-53
• 3.7.3 辅助热源的选择53-54
• 3.8 本章小结54-56
• 4 相变蓄热太阳能地板采暖系统的分析56-64
• 4.1 相变蓄热的应用56-57
• 4.2 相变蓄热系统的设计57-60
• 4.2.1 蓄热量的确定57
• 4.2.2 蓄热介质的确定57-58
• 4.2.3 相变蓄热材料用量的确定58
• 4.2.4 蓄热器的设计58-60
• 4.3 相变地板传热过程的分析60-63
• 4.3.1 模型建立60-61
• 4.3.2 求解结果分析61-63
• 4.4 本章小结63-64
• 5 太阳能地板采暖节能性与经济性分析64-68
• 5.1 节能性分析64-65
• 5.2 经济性分析65-67
• 5.3 本章小结67-68
• 6 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 攻读硕士期间发表论文情况74

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