太陽能供暖在紅原機(jī)場的應(yīng)用研究

【摘要】：高海拔寒冷地區(qū)具有海拔較高、氣壓低、氣溫低等特點(diǎn)，春秋兩季較短，冬季嚴(yán)寒漫長，供暖能耗占建筑總能耗的比例較高。高海拔寒冷地區(qū)缺乏常規(guī)能源，且交通運(yùn)輸不便，但高海拔寒冷地區(qū)太陽輻射強(qiáng)，大部分地區(qū)處于太陽能資源一類和二類地區(qū)，利用當(dāng)?shù)刎S富的太陽能資源供暖已經(jīng)成為高海拔寒冷地區(qū)供暖的一個(gè)重要選擇。在太陽能供暖系統(tǒng)中，合理的設(shè)計(jì)對系統(tǒng)運(yùn)行至關(guān)重要，但目前在高海拔寒冷地區(qū)，針對太陽能供暖系統(tǒng)（特別是直接供暖模式）全供暖季性能及設(shè)計(jì)優(yōu)化的研究很少。因此，本文的目的在于以紅原機(jī)場太陽能供暖系統(tǒng)為基礎(chǔ)，研究太陽能供暖系統(tǒng)在高海拔寒冷地區(qū)的運(yùn)行性能，優(yōu)化太陽能供暖系統(tǒng)在高海拔寒冷地區(qū)的系統(tǒng)配置，為太陽能供暖系統(tǒng)在高海拔寒冷地區(qū)的應(yīng)用提供一定的指導(dǎo)。 首先，本文利用DeST對以紅原為代表的高海拔寒冷地區(qū)的室外氣候特征及紅原機(jī)場中不同類型建筑的自然室溫和熱負(fù)荷進(jìn)行分析，對高寒地區(qū)室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)控提供指導(dǎo)。 其次，建立了紅原機(jī)場太陽能+水源熱泵供暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，介紹了本文所研究的紅原機(jī)場太陽能供暖系統(tǒng)的基本原理和運(yùn)行模式，詳細(xì)地給出太陽能集熱器、水源熱泵、蓄熱水箱及系統(tǒng)控制策略的數(shù)學(xué)模型。 再次，根據(jù)太陽能+水源熱泵供暖系統(tǒng)的主要組件的數(shù)學(xué)模型，選擇適合本文所研究系統(tǒng)的TRNSYS部件。利用TRNSYS自帶的的水源熱泵部件與EQUTATION，將文中所建立的水源熱泵數(shù)學(xué)模型與TRNSYS中的水源熱泵模型結(jié)合起來建立本文模擬所需要的水源熱泵TRNSYS部件。在此基礎(chǔ)上建立所研究太陽能+水源熱泵供暖系統(tǒng)的TRNSYS模型，并利用實(shí)測數(shù)據(jù)對系統(tǒng)TRNSYS模型的正確性進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)而對太陽能+水源熱泵供暖系統(tǒng)的運(yùn)行性能進(jìn)行分析，并與水源熱泵供暖系統(tǒng)和燃?xì)忮仩t供暖系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性的對比分析。 最后，在太陽能+水源熱泵供暖系統(tǒng)TRNSYS模型及運(yùn)行特性分析的基礎(chǔ)上，對太陽能集熱器的安裝角度、蓄熱裝置體積、太陽能集熱器面積和供暖溫度進(jìn)行了優(yōu)化，考察這些參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。以經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性為優(yōu)化指標(biāo)，兼顧系統(tǒng)性能，提出紅原機(jī)場太陽能供暖系統(tǒng)適宜的系統(tǒng)配置，為高海拔寒冷地區(qū)太陽能供暖系統(tǒng)的應(yīng)用提供一定的指導(dǎo)。 【關(guān)鍵詞】：高海拔寒冷地區(qū) 太陽能供暖 TRNSYS軟件 優(yōu)化
【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】：2014
【分類號】：TU832
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目錄6-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題提出的背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 有待解決的問題13-14
• 1.3 課題組在高寒地區(qū)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本課題主要研究內(nèi)容15-17
• 2 紅原機(jī)場建筑負(fù)荷特性及自然室溫研究17-37
• 2.1 室外氣候特征分析17-20
• 2.2 高海拔寒冷地區(qū)建筑自然室溫及負(fù)荷特性分析20-36
• 2.2.1 紅原機(jī)場各建筑自然室溫計(jì)算22-28
• 2.2.2 紅原機(jī)場各建筑熱負(fù)荷計(jì)算28-36
• 2.3 本章小結(jié)36-37
• 3 太陽能供暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立37-59
• 3.1 太陽能+水源熱泵供暖系統(tǒng)37-38
• 3.2 太陽能集熱器數(shù)學(xué)模型的建立38-44
• 3.2.1 傾斜面上太陽輻射的計(jì)算38-40
• 3.2.2 太陽能集熱器最佳傾角的確定40-41
• 3.2.3 太陽能集熱器數(shù)學(xué)模型的建立41-44
• 3.3 水源熱泵數(shù)學(xué)模型的建立44-48
• 3.4 分層蓄熱水箱數(shù)學(xué)模型的建立48-52
• 3.5 末端及水泵數(shù)學(xué)模型的建立52-53
• 3.6 運(yùn)行模式與控制系統(tǒng)的建立53-56
• 3.6.1 集熱器側(cè)控制53-54
• 3.6.2 負(fù)荷側(cè)控制54-56
• 3.7 本章小結(jié)56-59
• 4 太陽能供暖系統(tǒng)運(yùn)行特性分析59-91
• 4.1 系統(tǒng) TRNSYS 數(shù)學(xué)模型的建立59-66
• 4.1.1 TRNSYS 軟件簡介59
• 4.1.2 仿真模型部件59-64
• 4.1.3 系統(tǒng) TRNSYS 模型64-66
• 4.2 系統(tǒng) TRNSYS 模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證66-72
• 4.2.1 工程概況66
• 4.2.2 檢測內(nèi)容66-67
• 4.2.3 檢測儀器及檢測現(xiàn)場67-69
• 4.2.4 實(shí)測數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)對比分析69-72
• 4.3 運(yùn)行參數(shù)設(shè)置72-73
• 4.4 運(yùn)行特性分析73-82
• 4.4.1 太陽能與熱負(fù)荷73-77
• 4.4.2 集熱器性能分析77-79
• 4.4.3 蓄熱裝置溫度79-80
• 4.4.4 各模式運(yùn)行時(shí)間80-82
• 4.5 經(jīng)濟(jì)性分析82-87
• 4.5.1 經(jīng)濟(jì)性分析方案82-86
• 4.5.2 經(jīng)濟(jì)性分析86-87
• 4.6 節(jié)能性分析87-89
• 4.6.1 能源利用效率分析87-89
• 4.6.2 節(jié)能性分析89
• 4.7 本章小結(jié)89-91
• 5 太陽能供暖系統(tǒng)優(yōu)化分析91-111
• 5.1 蓄熱裝置體積優(yōu)化91-97
• 5.2 集熱器傾角優(yōu)化97-99
• 5.3 集熱器面積優(yōu)化99-105
• 5.4 系統(tǒng)供暖溫度優(yōu)化105-109
• 5.5 本章小結(jié)109-111
• 6 結(jié)論及展望111-113
• 6.1 主要工作和結(jié)論111-112
• 6.2 展望112-113
• 致謝113-115
• 參考文獻(xiàn)115-121
• 附錄121
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間申請的發(fā)明專利121
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文121
• C. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研工作121

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