西藏地区太阳能热水采暖集热系统设计优化研究

【摘要】： 在世界性能源危机与全球环境问题日趋严重的前提下,可再生资源——太阳能以其清洁安全、取之不尽、用之不竭等优点越来越受到人们的关注。然而,由于太阳能具有间歇性和不稳定性,采暖建筑的围护结构存在蓄热能力,对室内温度的影响有滞后和延迟现象,所以在实际工程应用中计算集热面积时采用的稳态方法会存在一定的误差。鉴于此,本文以西藏地区清洁安全、丰富的太阳能资源为背景,用动态方法对太阳能集热系统进行了研究。 本文通过对室外气象参数、太阳能辐射量和采暖建筑热负荷的动态变化规律,建立数学模型,确定动态条件下集热器的面积,并与实际工程应用中通过稳态方法计算得到的集热面积进行比较。 利用DeST软件对西藏地区不同城市、不同类型的民用采暖建筑进行动态模拟,得到如下结论:在满足现行节能标准(节能50%)前提下,由于西藏地区太阳能资源丰富,当南向窗户的面积增加时,建筑耗热量降低,从而减小系统的集热面积:西藏地区民用太阳能采暖建筑中,建筑层数为1～5层的建筑屋顶集热器面积为满铺时提供给采暖系统的热量完全可以满足建筑热负荷的要求:通过动态方法计算求得的系统集热面积小于在稳态条件下计算求得的系统集热面积,在实际工程应用中如果用稳态方法计算集热面积需要乘以一个修正系数k,取值范围是0.86～0.91。 针对西藏地区模拟结果得出的结论对工程实践应用起到简单的指导作用,为太阳能采暖集热系统的设计提供了更方便、高效的理论依据。 【关键词】：太阳能采暖 太阳能辐射量 集热器面积 热负荷
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TU832.1
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 前言8-20
• 1.1 研究背景8-11
• 1.2 太阳能采暖系统简介11-15
• 1.2.1 主动式太阳能采暖系统11-13
• 1.2.2 被动式太阳能采暖系统13-15
• 1.3 国内外研究现状15-19
• 1.3.1 太阳能采暖的研究现状15-17
• 1.3.2 太阳能热水采暖集热系统的研究现状17-18
• 1.3.3 太阳能集热系统存在的问题18-19
• 1.4 本文的主要工作19-20
• 2 室外计算参数的确定20-29
• 2.1 瞬态室外计算温度的确定20-23
• 2.2 太阳能辐射量的计算23-29
• 2.2.1 太阳能辐射计算中的太阳角23-26
• 2.2.2 太阳能辐射量的计算26-29
• 3 采暖建筑物动态热环境分析29-37
• 3.1 热负荷计算方法简介29-31
• 3.2 影响室内热状况的因素31-32
• 3.2.1 外扰通过板壁围护结构的热传递过程31-32
• 3.2.2 内扰的热传递过程32
• 3.3 采暖建筑物热负荷模型32-37
• 3.3.1 室内围护结构内表面的热平衡33-35
• 3.3.2 室内空气的热平衡35-37
• 4 太阳集热器37-41
• 4.1 太阳集热器的分类37-38
• 4.2 集热器效率38-39
• 4.3 集热器面积39-41
• 5 实例模拟分析41-48
• 5.1 模拟内容41
• 5.2 模拟对象41-43
• 5.3 模拟结果43-44
• 5.4 集热器面积的确定44-47
• 5.5 结论47-48
• 6 总结48-49
• 致谢49-50
• 参考文献50-52
• 攻读硕士学位期间论文发表情况52

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