蘭州地區(qū)村鎮(zhèn)住宅太陽能供暖系統(tǒng)設(shè)計研究

【摘要】：現(xiàn)如今,隨著能源危機的出現(xiàn),尋找可再生新能源成為一種趨勢。太陽能作為一種可再生新能源,符合當前減輕能源緊張和保護環(huán)境的需求。蘭州地區(qū)位于西部地區(qū),太陽能資源豐富,光照時間長,益于太陽能資源研究。本文從建筑節(jié)能的角度,依據(jù)建筑布局、規(guī)劃理念,提出一套新型村鎮(zhèn)住宅的設(shè)計思路,主要對此住宅設(shè)計相應(yīng)的太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng),充分利用太陽能,改善村鎮(zhèn)住宅采暖情況。本文的主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下： 1.從建筑節(jié)能的角度,根據(jù)蘭州當?shù)刈≌奶攸c,對建筑進行布局、規(guī)劃以及圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計,提出一套新型村鎮(zhèn)住宅的設(shè)計思路,重點對此住宅設(shè)計相應(yīng)的太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng),同時對本套系統(tǒng)的組成部分：太陽能集熱系統(tǒng)、空氣源熱泵熱水系統(tǒng)、地板輻射采暖系統(tǒng)等做了詳細的分析和計算,并對系統(tǒng)的工作原理、運行模式和控制方式做了敘述。 2.利用TRNSYS軟件,對本次住宅和太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng)采取仿真模擬,利用軟件得出整個采暖期太陽輻射、太陽能保證率、太陽能集熱器效率、室內(nèi)溫度、室內(nèi)逐時負荷以及室外溫度的變化情況。在上述模擬基礎(chǔ)上,對系統(tǒng)設(shè)計的參數(shù)進行了優(yōu)化,得出系統(tǒng)的最優(yōu)數(shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)表明太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng)在蘭州地區(qū)具有實用性。 3.對太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng)與集中供暖系統(tǒng)、天然氣供暖系統(tǒng)利用費用年值法進行經(jīng)濟效益分析,得出太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng)的費用年值最低,并對其環(huán)境效益作出分析,全面得表明太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng)具有發(fā)展優(yōu)勢。 從節(jié)能、經(jīng)濟的角度,本文研究結(jié)果表明了太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng)的可行性,也為村鎮(zhèn)住宅供暖系統(tǒng)設(shè)計提供了新的想法,即有利于提高住宅的舒適性需求,又具有一定的環(huán)境效益。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 空氣源熱泵 供暖系統(tǒng) 建筑節(jié)能 經(jīng)濟性能
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU832.1
【目錄】：

• 目錄5-8
• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 課題的研究背景11-13
• 1.1.1 各國能源利用情況11
• 1.1.2 太陽能資源利用11-12
• 1.1.3 熱泵系統(tǒng)的研究利用12-13
• 1.2 太陽能熱水系統(tǒng)和空氣源熱泵的結(jié)合形式13-16
• 1.3 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.1 國外現(xiàn)狀的研究16-17
• 1.3.2 國內(nèi)現(xiàn)狀的研究17-18
• 1.4 本文研究的來源與提出18-20
• 1.4.1 課題來源18
• 1.4.2 本文研究的目的和意義18
• 1.4.3 本文研究的內(nèi)容18-20
• 第2章 太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng)工作原理與數(shù)學(xué)模型分析20-37
• 2.1 太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng)的工作原理、運行方式20-24
• 2.1.1 系統(tǒng)的工作原理20-21
• 2.1.2 系統(tǒng)的運行方式21-22
• 2.1.3 系統(tǒng)的控制方式22-24
• 2.2 太陽能集熱數(shù)學(xué)單元模型24-29
• 2.2.1 太陽輻照量計算24-25
• 2.2.2 平板集熱器單元數(shù)學(xué)模型25-29
• 2.3 空氣源熱泵單元數(shù)學(xué)模型29-31
• 2.4 太陽能蓄熱水箱單元數(shù)學(xué)模型31-33
• 2.4.1 蓄熱水箱的能量平衡方程31-33
• 2.4.2 蓄熱水箱的蓄熱量計算33
• 2.5 地板輻射采暖系統(tǒng)單元數(shù)學(xué)模型33-36
• 2.5.1 建立地板輻射采暖的導(dǎo)熱微分方程34-35
• 2.5.2 地板輻射采暖系統(tǒng)的換熱量35-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第3章 蘭州地區(qū)太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng)設(shè)計計算37-54
• 3.1 概述37-38
• 3.2 示范性住宅的布局規(guī)劃和設(shè)計38-43
• 3.2.1 建筑規(guī)劃布局38-41
• 3.2.2 建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計41-43
• 3.3 太陽能輔助空氣源熱泵地板輻射供暖系統(tǒng)的設(shè)計計算43-53
• 3.3.1 供暖系統(tǒng)負荷確定44
• 3.3.2 太陽能集熱系統(tǒng)的設(shè)計計算44-49
• 3.3.3 輔助熱源選型49-50
• 3.3.4 地板輻射采暖系統(tǒng)設(shè)計50-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第4章 太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng)動態(tài)模擬分析54-66
• 4.1 模擬軟件概況54-55
• 4.1.1 TRNSYS軟件介紹54
• 4.1.2 TRNSYS運行模式及特點54-55
• 4.2 住宅室溫TRNSYS模擬分析55-58
• 4.2.1 住宅及系統(tǒng)模型標準部件及設(shè)置55-56
• 4.2.2 模擬結(jié)果分析56-58
• 4.3 太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng)的動態(tài)模擬分析58-63
• 4.3.1 建立系統(tǒng)仿真模型58-59
• 4.3.2 模擬結(jié)果分析59-63
• 4.4 太陽能輔助空氣源熱泵地板輻射采暖系統(tǒng)模擬優(yōu)化63-65
• 4.4.1 基本參數(shù)設(shè)置63
• 4.4.2 平板集熱器面積的優(yōu)化模擬63-64
• 4.4.3 蓄熱水箱體積優(yōu)化模擬64-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第5章 太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統(tǒng)的效益分析66-72
• 5.1 經(jīng)濟效益分析66-69
• 5.1.1 費用年值計算方法66
• 5.1.2 供暖系統(tǒng)的初投資費用和運行費用分析66-69
• 5.1.3 不同采暖系統(tǒng)的費用年值比較69
• 5.2 環(huán)境效益分析69-70
• 5.3 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論與展望72-74
• 1. 結(jié)論72-73
• 2. 展望73-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-79
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79

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