杭州地区太阳能热水系统与高层住宅结合设计研究

【摘要】： 太阳能热水系统能为居民提供舒适、卫生、可靠的热水用水环境,十分适合在城市中大规模推广应用。目前城市建设用地的紧张使得高层住宅已成为住宅形式的主流,但由于高层住宅的特殊性,其与太阳能热水系统在结合上还存在不少问题和难点。 本文指出了目前国内太阳能热水系统和高层住宅结合中存在的两方面问题:太阳能热水系统和建筑外观结合的问题以及和建筑室内水系统结合的问题。提出了外观结合上的三点要求,即功能性、安全性和美观性,列举了太阳能集热器和建筑的结合方法。分析了高层住宅和太阳能热水系统的适配性,并详细阐述半集中式和分散式两种适宜于高层住宅的太阳能热水系统。 根据杭州地区太阳辐射情况,通过软件模拟,分别从高层住宅的高度、长度、形式以及日照统计方法出发,研究高层住宅遮挡对立面集热器安装高度的影响;通过程序编写计算得到集热器每月最佳安装倾角和三种选择策略下的年最佳安装倾角(全年接收辐射量最多:22°;除夏季外接收辐射量最多:30°;冬季接收辐射量最多:48°)。 最后总结了杭州市九堡区块R21-05地块经济适用房工程中太阳能热水系统和高层住宅的结合设计。该项目采用了分散式太阳能热水系统,集热器和阳台栏杆相结合。 【关键词】：太阳能热水系统 太阳能集热器 高层住宅 最佳倾角
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU822
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 研究的提出11-12
• 1.1.1 太阳能热水系统11
• 1.1.2 高层住宅发展迅速11-12
• 1.1.3 太阳能热水系统和住宅结合存在问题12
• 1.2 国外太阳能热水系统发展现状12-15
• 1.2.1 太阳能热水系统的应用12-13
• 1.2.2 太阳能集热器和建筑外观结合设计13-15
• 1.3 国内太阳能热水系统应用现状和主要问题15-16
• 1.3.1 国内太阳能热水系统的发展15
• 1.3.2 太阳能热水系统和高层住宅结合存在问题15-16
• 1.4 研究目的16-17
• 1.5 论文框架和主要内容17-19
• 1.5.1 论文框架17
• 1.5.2 主要内容17-19
• 2 太阳能热水系统和高层住宅外观结合设计19-34
• 2.1 太阳能热水系统和住宅外观结合的发展19-20
• 2.1.1 农村住宅单独安装19
• 2.1.2 城镇住宅单独安装19
• 2.1.3 城镇住宅统一安装19
• 2.1.4 城镇住宅一体化安装19-20
• 2.2 太阳能集热器和高层住宅外观结合难点20-21
• 2.2.1 屋顶面积有限20
• 2.2.2 墙面面积有限20-21
• 2.2.3 安装安全性要求高21
• 2.2.4 太阳能产品的适配性有限21
• 2.3 太阳能集热器和高层住宅外观结合设计要求21-27
• 2.3.1 功能性要求21-22
• 2.3.2 安全性要求22
• 2.3.3 美观性要求22-27
• 2.3.3.1 太阳能集热器造型分析22-26
• 2.3.3.2 结合思路26-27
• 2.4 具体结合方式27-31
• 2.4.1 和平屋顶结合27-28
• 2.4.2 和坡屋顶结合28-29
• 2.4.3 和飘板、装饰构架结合29
• 2.4.4 和墙面结合29-30
• 2.4.5 和阳台结合30-31
• 2.4.6 和格栅结合31
• 2.5 进一步发展方向31-34
• 2.5.1 模数化31-32
• 2.5.2 多样化32
• 2.5.3 构件化32-34
• 3 太阳能热水系统和高层住宅室内水系统结合设计34-44
• 3.1 太阳能热水系统的分类及特点34-37
• 3.1.1 按系统运行方式分类34
• 3.1.2 按传热类型分类34-35
• 3.1.3 按集热器与贮水箱的位置关系分(图3.2)35
• 3.1.4 按有无辅助热源分类35
• 3.1.5 按在建筑中应用和运行的特点分类35-37
• 3.1.5.1 集中集热、集中储热式35-36
• 3.1.5.2 集中集热、分散储热式36
• 3.1.5.3 分散集热、分散储热式36-37
• 3.2 高层住宅热太阳能热水系统的要求37-39
• 3.2.1 24小时热水供应38
• 3.2.2 冷热水压平衡38
• 3.2.3 无效冷水少、节约用水38
• 3.2.4 用水品质好、避免管道冻裂38-39
• 3.2.5 热量分配均匀、易于收费管理39
• 3.3 太阳能热水系统与高层住宅的适配性39
• 3.4 两种适用于高层住宅的太阳能热水系统39-44
• 3.4.1 集中集热、分户储热、分户辅助加热(强制、间接循环)40-42
• 3.4.1.1 系统描述40
• 3.4.1.2 系统控制40-41
• 3.4.1.3 系统特点41-42
• 3.4.2 分户集热、分户储热、分户辅助加热(集热器安装于立面)42-44
• 3.4.2.1 系统描述42
• 3.4.2.2 系统特点42-44
• 4 高层住宅建筑遮挡对立面集热器安装的影响44-54
• 4.1 规划建筑间距要求44-45
• 4.1.1 与北侧建筑间距44
• 4.1.2 与东西侧建筑间距44-45
• 4.2 分析内容45-46
• 4.3 参数设定46-47
• 4.3.1 建筑条件设定46
• 4.3.2 软件计算条件设定46
• 4.3.3 分析案例设定46-47
• 4.4 分析依据47
• 4.5 分析结果47-52
• 4.5.1 高层板式住宅遮挡情况(2个单元)47-49
• 4.5.2 高层板式住宅遮挡情况(6个单元)49-50
• 4.5.3 高层塔式住宅遮挡情况50-52
• 4.6 结论52-54
• 4.6.1 建筑高度的影响52
• 4.6.2 建筑长度的影响52
• 4.6.3 建筑形式的影响52-53
• 4.6.4 日照统计方式的影响53-54
• 5 杭州地区太阳能集热器最佳倾角研究54-62
• 5.1 研究意义54-55
• 5.2 计算过程55-61
• 5.2.1 观测数据计算55-60
• 5.2.1.1 计算模型55-57
• 5.2.1.2 月最佳角57-59
• 5.2.1.3 年最佳角59-60
• 5.2.2 统计数据计算60-61
• 5.3 结论61-62
• 6 太阳能热水系统与高层住宅结合实例62-65
• 6.1 项目介绍62
• 6.2 太阳能热水系统与高层住宅结合设计62-65
• 6.2.1 太阳能热水系统与住宅外观结合62-63
• 6.2.2 太阳能热水系统与住宅室内水系统结合63-64
• 6.2.2.1 系统选型63
• 6.2.2.2 系统性能测试比较63-64
• 6.2.3 集热器立面安装高度分析64-65
• 结语65-67
• 1.本文主要研究成果65
• 2.进一步的研究工作65-67
• 参考文献67-71
• 作者简历及在学期间所取得的科研成果71

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