重慶村鎮(zhèn)太陽能復(fù)合空氣源熱泵熱水系統(tǒng)過渡季節(jié)性能實測研究

【摘要】：美麗鄉(xiāng)村與綠色小城鎮(zhèn)建設(shè)是國家城鎮(zhèn)化進程與村鎮(zhèn)生態(tài)文明建設(shè)的重大戰(zhàn)略舉措。隨著國家戰(zhàn)略的實施與推進,重慶地區(qū)村鎮(zhèn)建設(shè)以及相關(guān)村鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)得到了巨大發(fā)展,農(nóng)民純收入迅速增加,近十年增長了3倍多。由于氣候以及地理位置原因,這一地區(qū)村鎮(zhèn)居民的人居環(huán)境較惡劣;隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,該地區(qū)人居環(huán)境改善的需求也大幅提升。通過對重慶地區(qū)10余個村鎮(zhèn)近600戶村鎮(zhèn)居民開展的實際調(diào)研發(fā)現(xiàn),該地區(qū)村鎮(zhèn)居民生活熱水改善需求迫切,其熱水用能主要組成為:39%薪柴、30%天然氣、16%電熱、15%太陽能。同時發(fā)現(xiàn),村鎮(zhèn)居民生活熱水的使用習(xí)慣與用能方式具有很強的相關(guān)性。為了研究適合重慶山地綠色村鎮(zhèn)建設(shè)的生活熱水供應(yīng)方式,選取太陽能熱水供應(yīng)技術(shù)進行了性能實測分析研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):1)在過渡季節(jié)以制備50℃生活熱水為例,由于太陽能資源總量不豐富,同時受山地微氣候因素的影響,有68%的時間不能滿足熱水使用需求,必須借助于電加熱等輔助能源。2)在太陽能輻射強度不能滿足熱水使用要求(水箱溫度≤45℃)的天氣條件下,有2/3的時間水箱溫升在15℃以下(水箱最終加熱到≤30℃),得到的熱水品質(zhì)很低。3)在過渡季節(jié),太陽能熱水系統(tǒng)集熱板的平均集熱效率為31.4%,在重慶地區(qū)進行過渡季節(jié)太陽能集熱系統(tǒng)設(shè)計時,集熱板效率應(yīng)取中值?；谔柲軣崴到y(tǒng)實測性能分析研究,搭建了太陽能復(fù)合空氣源熱泵熱水系統(tǒng)實測平臺,通過實測分析發(fā)現(xiàn):1)在整個過渡季節(jié)通過太陽能和熱泵雙熱源聯(lián)合運行,實現(xiàn)多熱源互補,充分利用了過渡季節(jié)總量不豐富的太陽能,改善了空氣源熱泵的運行工況,提升了系統(tǒng)性能。2)過渡季節(jié)有79%以上的時間系統(tǒng)一次能源利用率優(yōu)于燃?xì)鉄崴鞯念~定性能。同時,通過實測數(shù)據(jù)與理論分析,針對雙熱源匹配設(shè)計以及運行調(diào)控提出了優(yōu)化方法。 【關(guān)鍵詞】：重慶村鎮(zhèn)地區(qū) 太陽能熱水系統(tǒng) 太陽能復(fù)合空氣源熱泵熱水系統(tǒng) 優(yōu)化分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU822
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)13
• 1.3 研究目的13-14
• 1.4 研究內(nèi)容14
• 1.5 技術(shù)路線14-15
• 2 重慶村鎮(zhèn)地區(qū)生活熱水使用現(xiàn)狀調(diào)研分析15-25
• 2.1 調(diào)研內(nèi)容16-17
• 2.2 調(diào)研問卷17-18
• 2.3 調(diào)研分析18-23
• 2.4 總結(jié)23-25
• 3 實測平臺的搭建25-47
• 3.1 實測平臺的設(shè)計原理與計算26-32
• 3.1.1 系統(tǒng)形式與原理圖26-27
• 3.1.2 系統(tǒng)部件的選擇與計算27-32
• 3.2 實測平臺的安裝與調(diào)試32-38
• 3.2.1 太陽能復(fù)合空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的安裝與調(diào)試32-37
• 3.2.2 太陽能熱水系統(tǒng)的安裝與調(diào)試37-38
• 3.3 檢測系統(tǒng)的安裝與調(diào)試38-43
• 3.3.1 測點布置38
• 3.3.2 測點參數(shù)38-43
• 3.3.3 檢測系統(tǒng)的調(diào)試43
• 3.4 誤差分析43-45
• 3.5 實驗內(nèi)容45-47
• 4 重慶村鎮(zhèn)地區(qū)太陽能熱水系統(tǒng)性能研究47-69
• 4.1 重慶地區(qū)太陽能資源現(xiàn)狀47-48
• 4.2 實測太陽能輻射分析48-52
• 4.2.1 實測數(shù)據(jù)與典型年數(shù)據(jù)對比分析48-49
• 4.2.2 太陽輻射轉(zhuǎn)換理論49-51
• 4.2.3 朝向和傾角對太陽能輻射密度的影響51-52
• 4.3 太陽能熱水系統(tǒng)理論52-53
• 4.4 太陽能熱水系統(tǒng)性能實測分析53-67
• 4.4.1 實驗測試方案54
• 4.4.2 實驗工況統(tǒng)計54
• 4.4.3 太陽能熱水系統(tǒng)集熱性能影響因素分析54-65
• 4.4.4 過渡季節(jié)陰雨天氣條件下系統(tǒng)性能65-67
• 4.5 小結(jié)67-69
• 5 重慶村鎮(zhèn)地區(qū)太陽能復(fù)合空氣源熱泵熱水系統(tǒng)性能研究69-81
• 5.1 實驗測試方案69
• 5.2 實驗工況統(tǒng)計69-70
• 5.3 過渡季節(jié)復(fù)合系統(tǒng)運行性能影響因素分析70-75
• 5.3.1 環(huán)境溫度對系統(tǒng)性能的影響70
• 5.3.2 太陽能輻照量對復(fù)合系統(tǒng)性能的影響70-71
• 5.3.3 空氣源熱泵開機時刻對復(fù)合系統(tǒng)性能的影響71-73
• 5.3.4 各因素對復(fù)合系統(tǒng)性能的綜合影響73-75
• 5.4 太陽能輻照度較低時復(fù)合系統(tǒng)的聯(lián)合運行性能分析75-78
• 5.4.1 復(fù)合系統(tǒng)運行性能75-77
• 5.4.2 同等天氣情況下熱泵單獨運行時的性能77
• 5.4.3 對比分析77-78
• 5.5 太陽能輻照度較高時復(fù)合系統(tǒng)的聯(lián)合運行性能分析78-80
• 5.5.1 復(fù)合系統(tǒng)運行性能78-79
• 5.5.2 單獨太陽能熱水系統(tǒng)運行性能79-80
• 5.3.3 對比分析80
• 5.6 小結(jié)80-81
• 6 太陽能復(fù)合空氣源熱泵熱水系統(tǒng)運行優(yōu)化81-97
• 6.1 復(fù)合系統(tǒng)最佳匹配的研究81-84
• 6.1.1 系統(tǒng)介紹81-82
• 6.1.2 系統(tǒng)優(yōu)化控制原則82-83
• 6.1.3 優(yōu)化計算83-84
• 6.2 熱泵最佳開啟時刻的優(yōu)化研究84-94
• 6.2.1 太陽能熱水系統(tǒng)運行控制方程84-87
• 6.2.2 空氣源熱泵運行控制方程87-88
• 6.2.3 復(fù)合系統(tǒng)運行控制原則88
• 6.2.4 模擬結(jié)果與實測結(jié)果對比分析88-90
• 6.2.5 熱泵開機時刻對系統(tǒng)性能的影響90-94
• 6.3 太陽能復(fù)合空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的產(chǎn)品升級94-95
• 6.4 小結(jié)95-97
• 7 結(jié)論與展望97-99
• 7.1 研究主要結(jié)論97-98
• 7.2 研究存在問題與展望98-99
• 致謝99-101
• 參考文獻101-105
• 附錄105
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文105
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目105

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