太阳能低温热水地板辐射采暖系统的开发与应用研究

【摘要】： 太阳能作为一种取之不竭的可再生能源被誉为21世纪最重要的能源之一。利用太阳能进行供热采暖,对节约能源、减少环境污染以及改善人们的生活水平有十分重要的意义。针对我国北方农村住宅相对分散和太阳能资源比较丰富的特点,以石家庄地区为研究对象,设计了一种适合我国北方农村住宅的室内供暖系统——太阳能低温热水地板辐射采暖系统。 根据石家庄地区的地理位置、气候条件,对太阳能低温热水地板辐射采暖系统进行了理论分析和设计计算。在分析我国太阳能资源分布及利用方式的基础上,选择了合适的太阳能采暖系统;确定了适合当地的集热介质;考虑到太阳能集热器全年综合利用,以建筑物耗热量为基准计算了太阳能集热器的面积以及蓄热水箱的容积;根据房间的供暖热负荷,确定了辅助热源的功率;根据房间的布型、用途以及方位,确定了地板辐射采暖管道的布管方式、管间距;选择了合适的控制系统,使系统能自动控制、自动运行。 为了验证设计计算的正确性、系统的可行性以及可靠性,对系统进行了实地施工安装、调试和实验研究。选取有代表性的晴天、多云、阴天三种天气情况,对系统运行进行实验,测量了三种天气情况下太阳辐照量、蓄热箱内水温、室内温度及气温的变化情况。并对实验结果进行了分析。 实验结果表明晴天状况下太阳能集热器所集得的热量可在晚上连续工作2～4h,室内温度最高可达到15℃左右;停止供暖后,室内温度变化不大,基本满足室内供暖要求;在多云和阴天的情况下,太阳能集热器的集热量小,蓄热箱中的水温低,无法保证室内供暖需求,需要辅助热源进行供暖。 通过实地安装调试及实验验证表明,系统运行正常可靠,基本达到设计计算要求。太阳能低温热水地板辐射采暖系统具有良好的经济效益和环境效益,有较好的推广价值。 研究结果为石家庄地区及我国北方地区农村太阳能供暖系统的设计、施工提供了参考。 【关键词】：节约能源 太阳能采暖 太阳能集热器 地板辐射采暖
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 选题的背景10-11
• 1.2 研究意义11-12
• 1.3 国内外研究状况12-17
• 1.3.1 国外研究情况12-13
• 1.3.2 国内研究状况13-17
• 1.4 本文研究内容17-18
• 第二章 太阳能资源利用分析18-26
• 2.1 我国太阳能资源及特点18-20
• 2.1.1 我国太阳能资源18-19
• 2.1.2 太阳能资源的特点19-20
• 2.2 太阳能利用基本方式20
• 2.3 太阳能集热器的分类及特点20-23
• 2.4 低温地板辐射采暖23-24
• 2.5 太阳能与地板辐射采暖24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 太阳能低温热水地板辐射采暖系统的设计计算26-37
• 3.1 设计参数的确定26-27
• 3.2 热负荷的确定27-31
• 3.2.1 太阳能采暖系统选型27-29
• 3.2.2 供暖热负荷的确定29-30
• 3.2.3 热水供应平均热负荷的确定30-31
• 3.3 太阳能集热系统设计31-33
• 3.3.1 太阳能集热系统设计原则31
• 3.3.2 太阳能集热器的设置31
• 3.3.3 集热器集热面积的确定31-33
• 3.4 蓄热水箱的设计33
• 3.5 太阳能集热器安装倾角的确定33-34
• 3.6 辅助热源的设计34
• 3.7 低温热水地板辐射采暖的设计34-35
• 3.8 本章小结35-37
• 第四章 太阳能低温热水地板辐射采暖的实验研究37-52
• 4.1 实验内容37
• 4.2 实验工程概况37-41
• 4.2.1 低温热水地板辐射采暖37-39
• 4.2.2 ZDRS25-6 型循环泵39-40
• 4.2.3 WKQ-2C 防冻型锅炉温控器40
• 4.2.4 太阳能集热器40-41
• 4.3 实验仪器设备41-42
• 4.3.1 AM-20P 太阳辐射表41-42
• 4.3.2 XMD-200 型数显温度计42
• 4.4 系统运行42-43
• 4.5 实验测试及分析43-50
• 4.5.1 晴天运行状况44-46
• 4.5.2 多云运行状况46-48
• 4.5.3 阴天运行状况48-50
• 4.6 可行性分析50-51
• 4.7 本章小结51-52
• 第五章 效益评估52-54
• 5.1 太阳能供热采暖系统采暖季的节能量计算52
• 5.2 太阳能供暖系统寿命期内的总节能费用计算52
• 5.3 折现系数PI 计算52-53
• 5.4 系统评估当年的常规能源热价 C_c计算53
• 5.5 太阳能供热系统的费效比计算53
• 5.6 太阳能供热采暖系统的二氧化碳减排量计算53-54
• 第六章 结论与展望54-56
• 6.1 结论54
• 6.2 展望54-56
• 参考文献56-58
• 附录58-62
• 致谢62-63
• 作者简介63

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