河北地區(qū)農(nóng)村住宅太陽能供熱系統(tǒng)研究

【摘要】：在化石能源日趨枯竭,生態(tài)環(huán)境嚴重惡化的現(xiàn)代,各國都已采取不同措施,發(fā)展清潔能源,調(diào)整能源結(jié)構(gòu),改善生態(tài)現(xiàn)狀。隨著時代的發(fā)展和生活水平的提高,人類對室內(nèi)環(huán)境的要求不斷增長,導致近年來建筑能耗不斷飆升,在為人類提供舒適的同時,也對環(huán)境造成了巨大破壞。由于化石能源的緊缺與環(huán)境問題的激化,迫使太陽能這一清潔能源逐步走向市場。 本文從河北地區(qū)的氣候及太陽能資源狀況出發(fā),通過對該地區(qū)所屬建筑熱工分區(qū)進行分析,對該地區(qū)的農(nóng)村住宅形式特點和圍護結(jié)構(gòu)的熱工特性進行了深入的調(diào)查研究,得出本地區(qū)村鎮(zhèn)兩大類典型住宅的耗熱量指標和采暖熱負荷指標,并對廣大寒冷地區(qū)的農(nóng)村傳統(tǒng)住宅各部分圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量進行分析,提出對傳統(tǒng)建筑的節(jié)能改造建議。以節(jié)能建筑或改造建筑為基礎(chǔ),分析了該地區(qū)太陽能采暖的可行性,為提高系統(tǒng)使用效率、縮短投資回收年限,增設(shè)了太陽能供熱水系統(tǒng),在非采暖季節(jié)為用戶提供生活熱水。對太陽能集熱系統(tǒng)的最佳安裝傾角進行了優(yōu)化分析,得出河北各地區(qū)太陽能利用中集熱器全年最佳安裝傾角和采暖期最佳安裝傾角,并以石家莊為例與常規(guī)傾角進行對比,在滿足夏季供熱水負荷的前提下使冬季采暖期內(nèi)單位集熱面積上的集熱量比采用常規(guī)傾角提高了40.68MJ。 在太陽能采暖、供熱水系統(tǒng)分析設(shè)計中,對石家莊地區(qū)的太陽能保證率進行分析,得到了可使系統(tǒng)經(jīng)濟性最佳的太陽能保證率范圍為35%-42%。分析了該地區(qū)農(nóng)村可用輔助熱源,通過分析對比確定以生物質(zhì)燃料作為太陽能供熱系統(tǒng)的輔助熱源,經(jīng)濟性和環(huán)保效益都優(yōu)于其它熱源,并確定輔助熱源設(shè)備在系統(tǒng)中的設(shè)置位置及方式,以更節(jié)能,更環(huán)保的方式滿足用戶的熱舒適度要求。最后,用靜態(tài)法和動態(tài)法對系統(tǒng)的節(jié)能量和投資回收年限進行了驗證。為太陽能采暖系統(tǒng)在農(nóng)村住宅中的推廣利用提供了技術(shù)指導和參考依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：農(nóng)村住宅 采暖熱負荷 太陽能采暖系統(tǒng) 采暖期最佳傾角 太陽能保證率
【學位授予單位】：河北工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TU832
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 研究背景及意義12-15
• 1.1.1 全球能源現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 我國的能源消費13-14
• 1.1.3 我國的太陽能資源14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 國外現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀16-18
• 1.3 研究方法及內(nèi)容18-21
• 1.3.1 研究方法18-19
• 1.3.2 研究內(nèi)容19-21
• 第2章 村鎮(zhèn)住宅特點及太陽輻射21-32
• 2.1 河北地區(qū)的氣候特點21-22
• 2.1.1 氣候特征21
• 2.1.2 建筑熱工分區(qū)21-22
• 2.2 農(nóng)村建筑的耗熱量分析22-28
• 2.2.1 農(nóng)村建筑特點22-23
• 2.2.2 圍護結(jié)構(gòu)耗熱量23-26
• 2.2.3 農(nóng)村住宅采暖熱負荷26-28
• 2.3 太陽輻射28-29
• 2.3.1 大氣層上界的太陽輻射28-29
• 2.4 地面上的太陽輻射29-31
• 2.4.1 水平面上的太陽輻射29-30
• 2.4.2 斜面上的太陽輻射30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 太陽能集熱器安裝傾角的優(yōu)化分析32-48
• 3.1 影響集熱量的因素32
• 3.2 傾角優(yōu)化的可行性32-33
• 3.3 水平面上太陽輻照量的分析計算33-36
• 3.3.1 確定計算基準、整理數(shù)據(jù)33-34
• 3.3.2 水平面上總輻射的直射、散射分離34-36
• 3.4 確立數(shù)學模型36-39
• 3.4.1 各向同性模型37
• 3.4.2 各項異性模型37-39
• 3.5 結(jié)果處理及分析39-45
• 3.5.1 各月輻照量與傾角的變化關(guān)系40-41
• 3.5.2 方位角γ_s=0時的最佳傾角41-42
• 3.5.3 方位角γ_s與輻照量的變化關(guān)系42-43
• 3.5.4 不同γ_s對應(yīng)的最佳傾角43-44
• 3.5.5 最佳傾角下的各月輻照量44-45
• 3.6 對比分析45-47
• 3.7 本章小結(jié)47-48
• 第4章 太陽能采暖、供熱水系統(tǒng)方案48-68
• 4.1 系統(tǒng)形式48-49
• 4.2 集熱系統(tǒng)49-58
• 4.2.1 太陽能集熱器種類及特點50-51
• 4.2.2 集熱系統(tǒng)分類51-53
• 4.2.3 集熱系統(tǒng)設(shè)計53-58
• 4.3 蓄熱系統(tǒng)58-60
• 4.3.1 采暖系統(tǒng)儲熱水箱59-60
• 4.3.2 供熱水水箱60
• 4.4 室內(nèi)系統(tǒng)60-61
• 4.4.1 室內(nèi)散熱系統(tǒng)分類及特點60-61
• 4.4.2 地板輻射采暖形式61
• 4.5 輔助熱源的選擇61-65
• 4.5.1 輔助熱源類型62-63
• 4.5.2 輔助熱源安裝位置63
• 4.5.3 輔助熱源的經(jīng)濟性比較63-65
• 4.6 自動控制及保溫65-66
• 4.6.1 控制系統(tǒng)65-66
• 4.6.2 管道保溫層厚度66
• 4.7 本章小結(jié)66-68
• 第5章 系統(tǒng)經(jīng)濟性和環(huán)境效益分析68-74
• 5.1 系統(tǒng)經(jīng)濟性分析68-72
• 5.1.1 系統(tǒng)成本68-69
• 5.1.2 系統(tǒng)節(jié)能量69-70
• 5.1.3 系統(tǒng)節(jié)省費用及投資回收期70-72
• 5.2 系統(tǒng)減排量72-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論與展望74-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-81
• 作者簡介81
• 攻讀碩士學位期間所取得的相關(guān)科研成果81

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