重慶地區(qū)夏季太陽能熱水應(yīng)用關(guān)鍵問題研究

【摘要】：隨著建筑節(jié)能工作的深入開展以及綠色建筑的推進(jìn)，太陽能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛。而在太陽能熱水系統(tǒng)中，集熱器的傾角是影響應(yīng)用效果較為關(guān)鍵的因素。在目前國家或地方關(guān)于太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)中，一般建議集熱器傾角設(shè)置為與地理緯度相同或地理緯度±10°。我國幅員遼闊，全國太陽能資源分布迥異，且各地區(qū)太陽能資源特征也相差較大，“一概而論”顯然不能很好的適應(yīng)太陽能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用。 本文首先綜合了幾何學(xué)、光學(xué)的基礎(chǔ)理論，集成現(xiàn)有的理論研究成果，對不同時刻、不同朝向、不同傾角下的集熱器表面接收的太陽直射輻射、散射輻射、反射輻射進(jìn)行了理論分析及計算，得到不同時刻、不同朝向、不同傾角的集熱器表面的太陽總輻射。在理論分析的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步量化不同條件的集熱器表面接收的太陽輻射量，利用Visual Basic6.0中文版編制了太陽輻射計算程序，基于重慶地區(qū)典型氣象年數(shù)據(jù)，對該地區(qū)正南向的0°~90°傾角集熱器表面的太陽輻射開展了全年8760小時的動態(tài)分析計算，并對計算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析。統(tǒng)計結(jié)果顯示，全年集熱器表面接收的太陽輻射量最大的傾角為0°，若僅著眼于6、7、8月份，依然是0°傾角下接收的太陽輻射量最大。針對得出的結(jié)果與目前標(biāo)準(zhǔn)中相迥異的現(xiàn)象，本文對從重慶地區(qū)的太陽能資源中直射輻射所占比重較小等進(jìn)行了簡要探討。 在重慶地區(qū)太陽能熱水應(yīng)用逐步廣泛的趨勢上，調(diào)研了重慶地區(qū)太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用的現(xiàn)狀，并針對兩類系統(tǒng)（家用太陽能熱水系統(tǒng)和太陽能集中供熱水系統(tǒng)）在重慶地區(qū)現(xiàn)有的太陽能資源條件下，開展了太陽能資源的需求與匹配性分析。發(fā)現(xiàn)在該地區(qū)太陽能資源條件下，在5、6、7、8、9月份兩類太陽能系統(tǒng)提供的熱水均可以滿足熱水需求。 為對理論分析和實際計算得到的太陽能最佳傾角進(jìn)行驗證，在重慶地區(qū)搭建了集熱器為全玻璃真空管，集熱器傾角為0°、19.5°、29.5°、39.5°的太陽能熱水應(yīng)用試驗研究平臺，在6、7、8月份的晴天、多云天、陰天、雨天、變化天氣共計5種天氣條件下分別開展了實驗測試研究。并對5種天氣條件下的4種傾角太陽能集熱系統(tǒng)接收的太陽輻射量，產(chǎn)熱水狀況（溫升、水量），及效率進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，6、7、8月份中，0°傾角下，集熱器表面接收的太陽輻射量最大，較39.5°傾角下要大約20.4%，6、7、8月份的集熱系統(tǒng)的平均效率為59.9%，較19.5°傾角下效率63.1%略低，但0°傾角下水箱中的水溫升較其他傾角下高且轉(zhuǎn)化成的熱量也較19.5°傾角下大。 最后，文章從6、7、8月份重慶地區(qū)應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)的角度看，建議該地區(qū)太陽能熱水系統(tǒng)的集熱器傾角宜為0°。 【關(guān)鍵詞】：重慶地區(qū) 太陽能 最佳傾角 資源 集熱效率
【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】：2012
【分類號】：TU822
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-23
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-22
• 1.2.3 存在的問題22-23
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容23-26
• 2 太陽能熱利用的理論26-38
• 2.1 地球運(yùn)動及表面太陽輻射26-30
• 2.1.1 地球的運(yùn)動26
• 2.1.2 地球表面太陽輻射變化26-28
• 2.1.3 三種坐標(biāo)系28-30
• 2.2 進(jìn)入大氣層后的太陽輻射變化30-32
• 2.3 集熱器表面接收的太陽輻射量理論分析32-35
• 2.3.1 太陽直射輻射I D·θ32-34
• 2.3.2 散射輻射I d·θ34-35
• 2.3.3 地面反射輻射I R·θ35
• 2.3.4 集熱器表面接收的太陽總輻射35
• 2.4 全玻璃真空管太陽能集熱器35-38
• 3 不同傾角集熱器表面接收的太陽輻射量化計算38-50
• 3.1 問題的由來38
• 3.2 不同傾角集熱器表面接收的太陽輻射38-41
• 3.3 集熱器表面接收太陽輻射量計算程序的編制41-44
• 3.3.1 不同傾角集熱器表面的太陽輻射計算模型41-42
• 3.3.2 計算程序編制思路及流程42-43
• 3.3.3 計算程序簡介43-44
• 3.4 程序計算下的集熱器表面太陽輻射分析44-48
• 3.4.1 正南向不同傾角集熱器表面太陽輻射分析44-45
• 3.4.2 太陽輻射最佳傾角的驗證45-46
• 3.4.3 重慶地區(qū) 6、7、8 月份太陽能集熱器最佳傾角的研究46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 4 重慶地區(qū)太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用50-60
• 4.1 重慶地區(qū)的太陽能熱水應(yīng)用現(xiàn)狀50-51
• 4.2 重慶地區(qū)太陽能資源條件及應(yīng)用潛力51-60
• 4.2.1 重慶地區(qū)太陽能資源條件52-54
• 4.2.2 重慶地區(qū)太陽能熱水需求分析54-56
• 4.2.3 資源條件和需求匹配性分析56-60
• 5 重慶地區(qū)不同傾角下的太陽能熱水應(yīng)用的實驗研究60-126
• 5.1 太陽能熱水應(yīng)用實驗研究平臺的構(gòu)建60-71
• 5.1.1 實驗平臺的構(gòu)建原理及方案60-65
• 5.1.2 實驗平臺的建設(shè)65-70
• 5.1.3 實驗誤差分析70-71
• 5.2 太陽能熱水應(yīng)用實驗測試71-77
• 5.2.1 實驗研究測試方案71-72
• 5.2.2 實驗測試狀況72-73
• 5.2.3 測試期間氣象條件分析73-77
• 5.2.4 分析測試時段的選取77
• 5.3 夏季晴天不同傾角下太陽能熱水應(yīng)用效果研究77-87
• 5.3.1 集熱器傾角為 39.5°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究79-80
• 5.3.2 集熱器傾角為 29.5°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究80-81
• 5.3.3 集熱器傾角為 19.5°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究81-82
• 5.3.4 集熱器傾角為 0°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究82-84
• 5.3.5 晴天天氣下各傾角集熱器的效果分析84-87
• 5.4 夏季多云天不同傾角下太陽能熱水應(yīng)用效果研究87-96
• 5.4.1 集熱器傾角為 39.5°下的太陽能熱水應(yīng)用研究88-89
• 5.4.2 集熱器傾角為 29.5°下的太陽能熱水應(yīng)用研究89-90
• 5.4.3 集熱器傾角為 19.5°下的太陽能熱水應(yīng)用研究90-92
• 5.4.4 集熱器傾角為 0°下的太陽能熱水應(yīng)用研究92-93
• 5.4.5 多云天氣下各傾角集熱器的效果分析93-96
• 5.5 夏季陰天不同傾角下太陽能熱水應(yīng)用效果研究96-105
• 5.5.1 集熱器傾角為 39.5°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究97-99
• 5.5.2 集熱器傾角為 29.5°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究99-100
• 5.5.3 集熱器傾角為 19.5°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究100-101
• 5.5.4 集熱器傾角為 0°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究101-102
• 5.5.5 陰天天氣下各傾角集熱器的效果分析102-105
• 5.6 夏季雨天不同傾角下太陽能熱水應(yīng)用效果研究105-115
• 5.6.1 集熱器傾角為 39.5°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究107-108
• 5.6.2 集熱器傾角為 29.5°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究108-109
• 5.6.3 集熱器傾角為 19.5°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究109-111
• 5.6.4 集熱器傾角為 0°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究111-112
• 5.6.5 雨天天氣下各傾角集熱器的效果分析112-115
• 5.7 夏季變化天氣不同傾角下太陽能熱水應(yīng)用效果研究115-123
• 5.7.1 集熱器傾角為 39.5°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究116-117
• 5.7.2 集熱器傾角為 29.5°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究117-118
• 5.7.3 集熱器傾角為 19.5°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究118-119
• 5.7.4 集熱器傾角為 0°下的太陽能熱水應(yīng)用效果研究119-120
• 5.7.5 變化天氣下各傾角集熱器的效果分析120-123
• 5.8 重慶地區(qū)夏季太陽能熱水應(yīng)用效果分析123-126
• 5.8.1 不同傾角集熱器太陽能熱水應(yīng)用效果對比123-124
• 5.8.2 重慶地區(qū)夏季實際的太陽能熱水應(yīng)用分析124-126
• 6 結(jié)論與展望126-128
• 6.1 主要結(jié)論126-127
• 6.2 展望127-128
• 致謝128-130
• 參考文獻(xiàn)130-138
• 附錄138

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太陽能熱水工程綜合分析    莊紹林;

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三亞凱賓斯基酒店太陽能熱水工程解析    陶明來;

節(jié)能型生活熱水系統(tǒng)    代彥軍;姚春妮;

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我省太陽能建筑應(yīng)用取得積極進(jìn)展    薛長福

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太陽能熱水系統(tǒng)在某酒店的應(yīng)用研究與評價    楊春華

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