武汉市太阳能热水系统优化探讨和设计参数的合理确定

【摘要】： 本文对太阳能辐射热计算、太阳能热水系统形式、太阳能热水系统设计现状等作了介绍；并根据武汉地区的气象资料、地理资料、各月太阳能辐射热的资料,推荐适合武汉的太阳能热水系统的设计参数；并将分析结果应用于一工程实例的太阳能热水系统的设计,同时对其做了节能效益分析。主要分析方法及结论如下。 本文根据武汉地区的设计资料,在方位角为0°时,通过计算不同倾角下年平均日辐射量及全年总辐射量,来推出武汉地区太阳能集热器最佳倾角。文章是通过缩小步进的方法将最佳倾角的精度精确到0.1°,经分析计算最后得出武汉地区的全年太阳能集热器的最佳安装倾角为19.8°；建议受实际情况限制不能采用最佳倾角时,集热器安装倾角最好不要超过30。。 同时笔者分别在倾角20°和倾角30.6°时计算武汉地区各方位角下集热器倾斜面上太阳辐射量,通过计算及分析发现在方位角偏离不大时,武汉地区全年太阳能辐射量变化的量很小,倾角为30.6°时比倾角为20°时的全年太阳能辐射量随着方位角变化的变化率要大。受实际情况限制太阳能集热器的方位角不能为正南时,方位角偏离量最好控制在20°内。 通过分析和计算,本文给出了太阳能集热器的面积计算中的主要参数的取值。 根据研究成果,本文以武汉地区一住宅为实例,进行了太阳能热水系统设计,并对该系统进行了经济及节能分析。工程的太阳能系统设计与建筑设计同步,采用与建筑一体化的形式,集热器安装在南面的坡屋面上,通过方案比较后,确定太阳能热水系统采用集中集热-分户储能的形式。从分析结果看,集中集热系统的每户投资与独立式家用太阳能热水器的每户的投资相差不大。对太阳能系统进行节能效益分析后,发现太阳能系统在减少二氧化碳排放,保护环境方面具有积极的意义。 【关键词】：太阳能热水系统 安装倾角 方位角 节能分析
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU822
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-11
• 1.1 课题提出的背景9
• 1.2 课题研究的目的、意义9
• 1.3 课题研究的内容9-10
• 1.4 课题的研究方法、技术路线;10-11
• 第二章 太阳能概述11-17
• 2.1 太阳能储存形式11-13
• 2.1.1 太阳能以热能方式储存11-12
• 2.1.2 显热储存12-13
• 2.1.3 相变储存13
• 2.2 倾斜面上的太阳辐射量的计算13-17
• 2.2.1 太阳辐射有关的角度13-15
• 2.2.2 倾斜面上的太阳能直射辐射通量的计算15-16
• 2.2.3 倾斜面上的散射辐射的通量16
• 2.2.4 太阳的总辐射16-17
• 第三章 太阳能热水系统分类及应用形式17-38
• 3.1 太阳能热水系统概述17
• 3.2 太阳能热水系统的分类17-21
• 3.2.1 传热类型17
• 3.2.2 太阳能集热运行方式17-19
• 3.2.3 贮热水箱与集热器的放置关系方式19-20
• 3.2.4 热水供应范围20
• 3.2.5 有无辅助热源20-21
• 3.3 太阳能热水系统的应用分析21-37
• 3.3.1 集热器类型21-24
• 3.3.2 各类太阳能热水系统的特点分析24-35
• 3.3.3 太阳能热水系统在住宅建筑类型的应用分析35-37
• 3.4 太阳能与建筑一体化简介37-38
• 第四章 武汉市太阳能集热系统设计参数选定分析38-56
• 4.1 武汉地区太阳能辐射分析38-43
• 4.2 武汉地区集热器安装倾角选择分析43-47
• 4.2.1 集热器安装倾角选择现状43
• 4.2.2 武汉地区各倾角斜面的太阳辐射能计算43-47
• 4.2.3 武汉地区集热器最佳倾角分析与确定47
• 4.3 武汉市集热器安装方位角选择分析47-50
• 4.3.1 集热器安装方位对倾斜面上太阳辐射能的影响47-49
• 4.3.2 集热器正南安装方位确定49-50
• 4.4 武汉地区太阳能热水系统集热器总面积探讨50-56
• 4.4.1 讨论基础51
• 4.4.2 主要设计参数讨论51-56
• 第五章 工程实例56-69
• 5.1 程概况56-57
• 5.2 太阳能热水系统设计57-66
• 5.2.1 太阳能热水系统的方案选择57-60
• 5.2.2 太阳能热水系统的设计计算60-66
• 5.2.3 太阳能热水系统的造价66
• 5.3 太阳能热水系统的节能效益分析66-68
• 5.3.1 太阳能热水系统的节能量及节能费分析66-68
• 5.3.2 太阳能热水系统的二氧化碳减排量的分析68
• 5.4 本章小结68-69
• 第六章 结论与展望69-70
• 6.1 结论69
• 6.2 存在问题及展望69-70
• 参考文献70-72
• 致谢72-73
• 攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录73

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