太陽能跨季節(jié)貯熱—地源熱泵熱水系統(tǒng)在住宅中的應(yīng)用研究

【摘要】：全球能源危機(jī)導(dǎo)致新能源的開發(fā)和可再生能源的利用成為熱點(diǎn)，太陽能作為一種可再生清潔能源也因此受到關(guān)注，“太陽能與建筑一體化”已成為建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域的重要議題。本文針對太陽能跨季節(jié)貯熱-地源熱泵熱水供應(yīng)系統(tǒng)在住宅中的應(yīng)用進(jìn)行研究。該系統(tǒng)在太陽能與建筑一體化的基礎(chǔ)上，增加了太陽能利用的深度和廣度，克服了太陽能密度低和由于天氣、季節(jié)變化引起的不穩(wěn)定性等缺點(diǎn)，提高系統(tǒng)的太陽能利用率。 與傳統(tǒng)太陽能熱水系統(tǒng)相比，太陽能跨季節(jié)貯熱結(jié)合地源熱泵供熱水系統(tǒng)的核心部分包括太陽能集熱系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)和跨季節(jié)貯熱系統(tǒng)。太陽能集熱系統(tǒng)與建筑結(jié)合方式分為集中集熱-集中貯熱、集中集熱-分戶貯熱和分戶集熱-分戶貯熱三類。經(jīng)比較，集中集熱-集中貯熱的方式與跨季節(jié)貯熱和熱泵系統(tǒng)結(jié)合最為便捷，并且結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、便于管理，應(yīng)成為該系統(tǒng)的太陽能集熱部分與建筑結(jié)合方式的首選?？缂竟?jié)貯熱系統(tǒng)分為熱水貯熱、礫石/水貯熱、地埋管貯熱和天然地下水層貯熱，其中埋地管貯熱因成本低廉、對環(huán)境要求低、不占用工程用地等優(yōu)點(diǎn)，成為本文的主要研究對象。為了與埋地管跨季節(jié)貯熱系統(tǒng)相匹配，熱泵系統(tǒng)選用地源熱泵。 本文針對該系統(tǒng)在住宅中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。結(jié)合陜西省氣候條件，為西安市某小區(qū)住宅樓設(shè)計(jì)了一套太陽能跨季節(jié)貯熱-地源熱泵的熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，將天氣晴朗時(shí)富余的太陽能貯存于地下，當(dāng)陰雨天氣或冬季太陽能不足時(shí)，將熱量通過地源熱泵提取出來供用戶使用。本系統(tǒng)埋地管循環(huán)系統(tǒng)同時(shí)責(zé)向土壤輸送熱量以及從土壤提取熱量，通過控制系統(tǒng)在兩種狀態(tài)間切換。本文對平板集熱器、U型管式真空管集熱器和熱管式真空管集熱器進(jìn)行比較，結(jié)果表明在本項(xiàng)目中，平板集熱器的占地面積和熱管式真空管相差不多，U型管式真空管集熱器占地面積比前兩種集熱器大得多，其中平板集熱器成本最低。根據(jù)初步設(shè)計(jì)計(jì)算，該系統(tǒng)年節(jié)能量為127454.144MJ，簡單年節(jié)能費(fèi)用為17843.58元，系統(tǒng)壽命內(nèi)二氧化碳減排量為50122.82kg，比天然氣輔熱節(jié)約費(fèi)用30.43%，比電熱輔熱節(jié)約費(fèi)用77.94%。 【關(guān)鍵詞】：太陽能熱水系統(tǒng) 太陽能跨季節(jié)貯熱 熱泵
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU822
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 主要符號清單9-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 課題研究背景12-15
• 1.1.1 能源危機(jī)與可再生能源12
• 1.1.2 建筑能耗與建筑節(jié)能12-13
• 1.1.3 我國太陽能資源分布情況13-14
• 1.1.4 我國太陽能熱水應(yīng)用發(fā)展及相關(guān)政策14-15
• 1.2 太陽能跨季節(jié)貯熱與地源熱泵組合系統(tǒng)的提出15-17
• 1.3 國內(nèi)外研究進(jìn)展17-22
• 1.3.1 地源熱泵系統(tǒng)研究進(jìn)展17-18
• 1.3.2 太陽能跨季節(jié)貯熱-地源熱泵系統(tǒng)研究研究進(jìn)展18-22
• 1.4 本文主要內(nèi)容22-23
• 第二章 太陽能熱水系統(tǒng)23-33
• 2.1 太陽能熱水系統(tǒng)的工作原理及其組成23-27
• 2.1.1 集熱器23-26
• 2.1.2 貯熱水箱26
• 2.1.3 輔助熱源26
• 2.1.4 控制系統(tǒng)26
• 2.1.5 管材管件26-27
• 2.2 太陽能熱水器系統(tǒng)與建筑結(jié)合27-30
• 2.2.1 太陽能熱水器系統(tǒng)分類27-28
• 2.2.2 太陽能熱水系統(tǒng)與建筑結(jié)合的基本類型28-30
• 2.3 國內(nèi)太陽能熱水系統(tǒng)與建筑結(jié)合實(shí)際探索30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 跨季節(jié)貯熱系統(tǒng)與熱泵系統(tǒng)33-40
• 3.1 熱泵系統(tǒng)33-35
• 3.1.1 熱泵系統(tǒng)分類33-34
• 3.1.2 熱泵作為輔助熱源的節(jié)能環(huán)保性34-35
• 3.2 跨季節(jié)貯熱系統(tǒng)35-39
• 3.3 熱泵與貯熱系統(tǒng)的結(jié)合39-40
• 第四章 太陽能跨季節(jié)貯熱-熱泵熱水系統(tǒng)40-48
• 4.1 系統(tǒng)構(gòu)架40
• 4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算40-48
• 4.2.1 系統(tǒng)熱耗熱量、熱水量計(jì)算40-41
• 4.2.2 設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量計(jì)算41
• 4.2.3 熱水循環(huán)流量、設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算41-42
• 4.2.4 太陽能集熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)42-45
• 4.2.5 埋地?fù)Q熱器45-46
• 4.2.6 設(shè)備選型46-48
• 第五章 實(shí)際工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)48-57
• 5.1 工程系統(tǒng)簡介48-49
• 5.2 設(shè)計(jì)參數(shù)49-50
• 5.2.1 氣象參數(shù)49-50
• 5.2.2 熱水設(shè)計(jì)參數(shù)50
• 5.2.3 常規(guī)能源費(fèi)用50
• 5.2.4 太陽能集熱器50
• 5.3 熱水系統(tǒng)計(jì)算50-55
• 5.3.1 用水人數(shù)50-51
• 5.3.2 系統(tǒng)耗熱量、熱水量計(jì)算51
• 5.3.3 設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量51
• 5.3.4 熱水循環(huán)流量、設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算51
• 5.3.5 太陽能集熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)51-53
• 5.3.6 埋地?fù)Q熱管53-54
• 5.3.7 設(shè)備選型54-55
• 5.4 節(jié)能環(huán)保效益分析55-57
• 5.4.1 太陽能系統(tǒng)的年節(jié)能預(yù)評估55
• 5.4.2 簡單年節(jié)能費(fèi)用55
• 5.4.3 環(huán)保效益評估55-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 致謝62

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