跨季节水池储热太阳能供暖系统能效研究

【摘要】：由于全球能源消耗量的不断增长,建筑耗能已成为我国能源消耗的“耗能大户”可再生能源的开发利用是我国在对传统矿物能源和核能进行利弊分析之后的新型替代能源选择,是实现可持续发展的重要能源战略。太阳能作为一种可再生的清洁能源受到国内外的广泛关注,但因其间断、不稳定性且与热能需求不同步的弊端限制了其发展。而储热技术是可以有效解决这个弊端,特别是季节储热技术,可将非供暖期收集的太阳能储存至供暖期使用,缓解太阳能供暖能量“冬季不足,夏季过剩”的矛盾,对提高全年太阳能利用率,实现太阳能供暖系统的可靠性具有重要意义。本文对跨季节水池储热太阳能供暖系统在集热-储热-取热-供热子系统耦合作用下的动态传热模型进行分析,针对不同集热子系统形式、储热/放热工况、取热子系统形式建立数学模型并进行求解,模拟分析全年储热水池内水温变化、能量分布及系统效率、取热方式的选择及运行控制策略。其次研究了蓄集比、集热效率、建筑能耗等关键参数对太阳能保证率的影响,并重点分析了对储热系统设计及运行具有关键影响的取热子系统形式及取热设备效率对系统能流分布的影响规律,为取热方式的选择及运行控制策略提供参考。最后,通过大连某综合楼进行跨季节水池储热太阳能供暖系统方案设计及模型求解,并分析其环境效益影响。对太阳能资源属第Ⅲ类的寒冷地区,本论文主要研究结果如下：(1)综合考虑蓄集比对太阳能保证率的影响及对储热水池水温的控制,蓄集比在3～4范围较好。集热器效率提高0.1,太阳能保证率可提高26%,过低的集热器效率对太阳能保证率影响更明显。另外,水池良好的保温效果、建筑能耗的降低都对提升系统太阳能保证率有十分积极的影响,且有益于系统能效的提高。(2)直流供暖与水源热泵联合取热形式比换热器与水源热泵联合取热形式的换热损失更少,太阳能利用更充分,系统能效更高,太阳能保证率比后者高18%左右。取热换热器的换热效率提高10%,太阳能保证率平均可提高9%；水源热泵的ε2提高30%,太阳能保证率平均可提高3.3%。换热器换热效率和水源热泵COP的提高,均有利于系统能效的提升。但考虑到储热末期水源热泵的正常使用,池内水温不应过低,热泵较适宜制热系数为2-3。(3)根据工程经验及国内外研究成果,结合本研究,对大连某综合楼进行跨季节水池储热太阳能供暖系统设计,对系统全年水池水温进行预测并对系统能效进行分析。在节能减排方面,该系统也具有显著的环境效益。 【关键词】：跨季节储热 太阳能 水源热泵 能效 供暖
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU832.17
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 跨季节储热太阳能供暖系统研究概况10-20
• 1.2.1 工作原理及分类10-13
• 1.2.2 国内外工程案例13-17
• 1.2.3 国内外研究现状17-20
• 1.3 本研究的提出20-22
• 1.3.1 目前存在问题20
• 1.3.2 本研究主要内容20-21
• 1.3.3 本研究的技术路线21-22
• 2 跨季节水池储热太阳能供暖系统传热模型22-37
• 2.1 集热-储热-取热-供热子系统耦合的传热模型22-31
• 2.1.1 集热子系统传热模型22-26
• 2.1.2 储热子系统传热模型26-28
• 2.1.3 取热子系统传热模型28-30
• 2.1.4 供热子系统传热模型30-31
• 2.2 模型求解及验证31-37
• 2.2.1 数学模型求解31-35
• 2.2.2 模型验证35-37
• 3 跨季节水池储热太阳能供暖系统能效分析37-51
• 3.1 太阳能保证率关键影响参数分析37-43
• 3.1.1 太阳能保证率计算37-38
• 3.1.2 几何参数对太阳能保证率的影响38-39
• 3.1.3 性能参数对太阳能保证率的影响39-41
• 3.1.4 供暖耗热量对太阳能保证率的影响41-43
• 3.2 取热系统形式对系统能流分布的影响43-46
• 3.2.1 直流供暖与水源热泵联合取热形式43-45
• 3.2.2 板式换热器与水源热泵联合取热形式45-46
• 3.3 取热系统效率对系统能流分布的影响46-51
• 3.3.1 换热器换热效率的影响46-48
• 3.3.2 水源热泵效率的影响48-51
• 4 跨季节水池储热太阳能供暖系统工程设计及能效分析—以某综合楼为例51-61
• 4.1 项目概况51
• 4.2 系统方案设计51-53
• 4.3 跨季节水池储热太阳能供暖系统设计53-57
• 4.3.1 集热子系统设计53-54
• 4.3.2 储热子系统设计54-55
• 4.3.3 取热子系统设计55
• 4.3.4 供热子系统设计55-57
• 4.4 系统能效分析57-58
• 4.5 供暖系统与建筑设计的协调58-59
• 4.6 环境效益评价59-61
• 结论61-62
• 参考文献62-64
• 致谢64-65

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

太阳能储热水箱温度分层的研究现状及发展趋势    王智平;陈丹丹;王克振;赵静;

太阳能集热器及其适用性浅析    范海燕;迟炳章;

热泵和太阳能在电镀废液处理与回用中的应用    廖城城;郭德豪;赖梅东;单丽丽;

严寒地区热泵供暖空调系统的研究现状及展望    韩宗伟;王一茹;杨军;孟欣;庞云嵩;

长江流域跨季节太阳能蓄热供暖技术研究    李明云;李洪海;温仁新;

高效低温热水系统的研究进展    李先庭;吴伟;

太阳能供热采暖系统存在问题及改进措施    祁菁;

太阳能集热管流量和进口温度对其效率的影响    王岳人;赵芯蕊;谷云鹏;

南昌市某别墅暖通空调设计    杜海存;邓莉莉;

跨季节蓄热太阳能供热系统的技术进展    韩旭;卢铁江;文正江;刘迎新;

主动式太阳能供暖系统的研究现状综述    李婷;康侍民;陈静;

浅谈太阳能热水系统在各个领域的使用和安装技术    张胜萍;

基于能源要素利用的欧洲生态城市建设方法    胥星静;

严寒地区太阳能LED路灯的应用研究    郭伟

可再生能源在严寒地区供暖中的应用技术研究    王哲

太阳能空调控制系统设计    黄斌

太阳能集热器热性能研究    刘建波

分层储热水箱设计及其对太阳能集热器效率的影响研究    陈丹丹

太阳能热水系统在建筑中应用技术研究    李权利

水蓄冷温度分层动态特性模拟    刘铜;张广慧;吕访桐;薛贵生;

太阳能热泵供暖技术综述    王振辉;崔海亭;郭彦书;彭培英;

太阳能热水系统蓄热水箱温度分层作用研究    于国清;汤金华;邹志军;

太阳能热水采暖蓄热水箱温度分层分析    王登甲;刘艳峰;

一种新型水箱温度分层的相关特性研究    罗刚;彭三兵;付祥钊;

太阳能热泵系统运行工况的模拟研究    余延顺,马最良,廉乐明

热管在太阳能热利用技术中的应用    文玉良,浦绍选,唐润生

太阳热水系统与建筑整合设计初探    胡洋;王国栋;

CPC在太阳能集热器中的应用    刘芳 ,邢永杰

一种新型太阳能水箱温度分层的相关特性研究    罗刚;彭三兵;付祥钊;

温度分层型水蓄冷槽的模拟及理论研究    黄丽

太阳能供暖系统的设计和实测    刘君;

我国太阳能供暖的研究与分析    胡志领;

太阳能供暖系统的应用    富雪峰;

以青县农村乡镇为例分析利用太阳能供暖的可行性    邵帅;杨淑月;李妮;

五星太阳能供暖技术研发与应用进展    

哨楼太阳能供暖设备设计与计算    裴清清,张国强

太阳能供暖中集热器面积的优化问题    于戈,刘舰,赵树立

太阳能供暖在建筑中的应用    王默晗;杨前明;孔祥强;洪兴龙;

太阳能供暖在建筑中的应用    王默晗;杨前明;孔祥强;洪兴龙;

太阳能供暖系统在建筑中的应用    雷洁兰;

我国太阳能供暖的研究与分析    何涛;郑瑞澄;路宾;

乡镇卫生院太阳能供暖工程介绍    郑瑞澄;李忠;张昕宇;冯爱荣;张磊;

一种主动式太阳能供暖系统的经济性分析    高雪飞;李德英;赵秀敏;

在农村推广太阳能供暖淋浴系统的可行性研究    刘树森;刘俊杰;

天津地区不同太阳能供暖方案的经济性分析    李娜娜;吕建;杨洪兴;

夏热冬冷地区太阳能供暖的实验研究    张思思;宋波;董重成;

太阳能集热供暖系统成套设备设计研究    李德英;高雪飞;赵秀敏;

西北地区居住建筑太阳能供暖保证率    刘艳峰;鱼亚丽;孔丹;

东北地区利用太阳能供暖可行性研究    刘晔;张喜明;马凤娟;

北京某别墅区太阳能供暖及空调方案    熊国华;潘阳;舒春林;熊国平;万小毛;

奥地利太阳能工业超常繁荣    中国驻奥地利使馆经商处

西藏太阳能供暖技术研究获成功    郑少忠

我区太阳能供暖技术研究获成功    记者 买秀兰

我区太阳能供暖技术研究获成功    买秀兰

我市开始使用太阳能供暖技术    记者 曾飞

乌中旗1520户居民通过太阳能供暖    梁震英

太阳能供暖——中旗1520户居民过上低碳生活    特约记者 梁震英

将军关太阳能供暖+热水的样板    本报记者 李静华

太阳能供暖潜力大    本报记者 秦海波 实习生 李雪涵

温暖雪域千万家    本报记者 王杰 见习记者 李梅英

太阳能供暖/热水组合系统的实验与模拟研究    陈志豪

太阳能供暖系统分析    高金水

北京地区太阳能供暖集热—蓄热系统研究    陈文婷

北方地区营区建筑聚光型太阳能供暖系统的应用研究    王兆同

太阳能供暖系统的模拟研究    安丽

跨季节太阳能供暖系统设计    常立存

太阳能供暖在红原机场的应用研究    李婷

跨季节水池蓄热太阳能供暖系统参数优化    刘美杉

跨季节水池储热太阳能供暖系统能效研究    李亚丽

太阳能供暖系统中相变蓄热器热性能研究    周慧涛