寒冷地區(qū)太陽能與沼氣互補型采暖系統的研究

【摘要】：近年來環(huán)境污染和能源短缺問題日趨嚴重,其中建筑耗能對其“貢獻”頗大。在建筑能耗中,村鎮(zhèn)住宅采暖耗能占很大一部分?；谏鲜鰡栴},在充分考慮建筑節(jié)能的情況下,本文提出了適合于寒冷地區(qū)的太陽能與沼氣互補型采暖系統,在整個采暖期內形成能源互補,實現冬季供熱的相對穩(wěn)定。本文以河北省秦皇島市某村鎮(zhèn)的一棟單體住宅為例,首先對系統進行了設計計算,主要內容包括:建筑物的熱負荷、地板輻射采暖系統的供回水溫度和盤管間距、沼氣池容積和池內加熱盤管的設計、集熱器面積、蓄熱水箱容積、沼氣熱水器、循環(huán)水泵等。然后對所設計的系統進行了實驗研究,分析了系統的運行情況,并對室內熱環(huán)境、集熱器集熱狀況和沼氣產生系統進行了詳細分析。同時,利用TRNSYS軟件對系統進行了建模分析,與實驗測試結果進行對比分析得出結論。并利用FLUENT軟件對沼氣池周圍土壤的溫度分布進行了模擬分析,得出對沼氣池外表面進行保溫和將沼氣池置于蔬菜大棚內對沼氣池散熱量的影響。最后對系統進行了評價,評價內容包括:經濟效益、節(jié)能效益和環(huán)境效益,得出其節(jié)能效益和環(huán)境效益顯著。利用TRNSYS軟件對其集熱器安裝角度、集熱器流量、蓄熱水箱容積和集熱器面積進行了優(yōu)化。 【關鍵詞】：太陽能 沼氣 采暖 實驗研究 TRNSYS 優(yōu)化分析
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU832
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題背景9-10
• 1.1.1 能源概況9-10
• 1.1.2 建筑能耗概況10
• 1.2 課題研究的意義10-11
• 1.3 國內外研究現狀及分析11-13
• 1.3.1 國外研究現狀及分析11-12
• 1.3.2 國內研究現狀及分析12-13
• 1.4 課題的主要研究內容13-14
• 1.5 課題的研究方法和技術路線14-15
• 1.5.1 研究方法14
• 1.5.2 技術路線14-15
• 第2章 采暖系統的設計15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 采暖系統設計15-16
• 2.3 系統設計計算16-22
• 2.3.1 熱負荷計算16-17
• 2.3.2 地板輻射采暖的設計17-18
• 2.3.3 沼氣池設計18-21
• 2.3.4 太陽能集熱器設計21
• 2.3.5 其他裝置的設計21-22
• 2.4 本章小結22-23
• 第3章 采暖系統的實驗研究和模擬研究23-49
• 3.1 系統的實驗研究23-28
• 3.1.1 實驗系統簡介23-24
• 3.1.2 實驗方案24-25
• 3.1.3 實驗數據分析25-28
• 3.2 系統的模擬研究28-34
• 3.2.1 TRNSYS瞬時模擬軟件簡介28
• 3.2.2 系統主要應用模塊簡介28-29
• 3.2.3 主要模塊的數學模型29-31
• 3.2.4 TRNSYS系統模型31-33
• 3.2.5 系統運行模式及控制33-34
• 3.3 結果分析34-42
• 3.3.1 實驗工況分析34-37
• 3.3.2 設計工況分析37-42
• 3.4 沼氣池周圍溫度場的分析42-48
• 3.4.1 FLUENT軟件簡介42
• 3.4.2 物理模型的建立42-43
• 3.4.3 數學模型的建立43-44
• 3.4.4 沼氣池周圍溫度場的模擬44-48
• 3.5 本章小結48-49
• 第4章 采暖系統性能分析及優(yōu)化49-61
• 4.1 引言49
• 4.2 系統的經濟性分析49-50
• 4.3 系統的節(jié)能性分析50-52
• 4.4 系統的環(huán)保性分析52-53
• 4.5 系統的優(yōu)化分析53-60
• 4.5.1 集熱器安裝角度的優(yōu)化53-55
• 4.5.2 集熱器流量的優(yōu)化55-56
• 4.5.3 蓄熱水箱容積的優(yōu)化56-58
• 4.5.4 集熱器面積的優(yōu)化58-60
• 4.6 本章小結60-61
• 結論61-62
• 參考文獻62-65
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果65-66
• 致謝66-67
• 作者簡介67

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