太陽(yáng)能與生物質(zhì)能互補(bǔ)的散熱器采暖系統(tǒng)中室內(nèi)熱環(huán)境研究

【摘要】： 針對(duì)建筑生活用能中能源利用率低、能源浪費(fèi)嚴(yán)重能量轉(zhuǎn)化過(guò)程品位不對(duì)口以及由于建筑生活用能中使用化石能源而導(dǎo)致的環(huán)境問題,利用太陽(yáng)能與生物質(zhì)厭氧發(fā)酵的互補(bǔ)特點(diǎn),提出了從室內(nèi)熱環(huán)境分析入手,在分析室內(nèi)熱舒適基礎(chǔ)上剖析節(jié)能潛力的新思路。 本文以溫度為衡量室內(nèi)熱環(huán)境舒適度的指標(biāo),研究在滿足用戶熱舒適度條件下的最大建筑節(jié)能,并依據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能與生物質(zhì)能互補(bǔ)的采暖系統(tǒng)。 首先,本課題依據(jù)常規(guī)散熱器采暖房中溫度特點(diǎn)和熱用戶的普遍活動(dòng)區(qū)域,提出了新的熱舒適度標(biāo)準(zhǔn),即“如果室內(nèi)2m水平面以下的平均溫度達(dá)到了289K,就認(rèn)為整個(gè)房間內(nèi)的溫度可以滿足用戶熱舒適性的要求”。新熱舒適度標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)原有建筑采暖規(guī)范的定量細(xì)化。 接著,本課題在抽象物理模型基礎(chǔ)上建立了傳統(tǒng)散熱器采暖房三維數(shù)值傳熱模型,并依據(jù)蘭州地區(qū)氣溫特點(diǎn)對(duì)散熱器采暖房?jī)?nèi)熱環(huán)境進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果表明:散熱器在6m×5m×3.2m的房間內(nèi)的最佳安裝位置在Z=0.6m,X=2.5m處;符合室內(nèi)熱舒適度新標(biāo)準(zhǔn)且散熱器安裝在最佳位置時(shí),散熱器內(nèi)供回水溫度可從363/343K降低到353.4/343K,而且比安裝在外墻上的散熱器節(jié)能11W/m~2。 進(jìn)而本課題針對(duì)蘭州地區(qū)某一傳統(tǒng)散熱器采暖房?jī)?nèi)熱環(huán)境進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和模擬研究,一方面通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的正確性,另一方面揭示了室內(nèi)熱環(huán)境與其影響因素之間的相互關(guān)系,即室外溫度越高,室內(nèi)溫度分布越均勻;內(nèi)墻附近空氣溫度比外墻側(cè)高2K。 最后,本課題根據(jù)符合室內(nèi)熱舒適度新標(biāo)準(zhǔn)及散熱器最佳安裝位置時(shí)的散熱器采暖房熱負(fù)荷,設(shè)計(jì)出了太陽(yáng)能和生物質(zhì)能互補(bǔ)的散熱器采暖別墅,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和能量利用率分析,得出該新型太陽(yáng)能和生物質(zhì)能互補(bǔ)的散熱器采暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性好、環(huán)保性好及能量利用率高的優(yōu)點(diǎn)。 總之,本課題研究按照從室內(nèi)熱環(huán)境分析入手,在分析室內(nèi)熱舒適基礎(chǔ)上剖析節(jié)能潛力的新思路,基于新的熱舒適度標(biāo)準(zhǔn)不僅找出了常規(guī)散熱器室內(nèi)最佳安裝位置,在保證室內(nèi)熱環(huán)境熱舒適度的基礎(chǔ)上,克服了其能耗大,能量利用率不高的缺點(diǎn),而且從采暖的源頭進(jìn)行了研究,即利用太陽(yáng)能加熱產(chǎn)生沼氣替代常規(guī)的化石燃料作為供暖熱媒的原動(dòng)力。這樣一方面實(shí)現(xiàn)了建筑節(jié)能,另一方面也響應(yīng)了國(guó)家“節(jié)約、保護(hù)了一次能源,充分利用可再生能源”的號(hào)召,所以本課題研究具有巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。 【關(guān)鍵詞】：建筑節(jié)能 散熱器采暖 熱舒適度 太陽(yáng)能 生物質(zhì)能 能量綜合梯級(jí)利用
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TU832
【目錄】：

• 摘要9-10
• Abstract10-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 課題背景13-14
• 1.1.1 建筑節(jié)能與熱舒適度13
• 1.1.2 建筑節(jié)能與散熱器采暖13-14
• 1.1.3 建筑節(jié)能與可再生能源利用14
• 1.2 室內(nèi)熱環(huán)境研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能開發(fā)利用研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的不足及啟示17-18
• 1.5 本課題的研究目標(biāo)、思路、內(nèi)容和意義18-19
• 1.5.1 研究目標(biāo)18
• 1.5.2 研究思路18
• 1.5.3 研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.6 本課題研究的意義19
• 1.7 本課題研究的方法和措施19
• 1.8 本章小結(jié)19-21
• 第2章 傳統(tǒng)采暖房?jī)?nèi)熱環(huán)境的數(shù)值模擬21-39
• 2.1 物理模型21
• 2.2 數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.3 初始條件和邊界條件22-23
• 2.4 模擬結(jié)果與分析23-37
• 2.4.1 常規(guī)散熱器采暖能耗分析24-27
• 2.4.2 散熱器最佳安裝位置的確定27-37
• 2.5 節(jié)能量及熱媒溫度的確定37
• 2.6 本章小結(jié)37-39
• 第3章 傳統(tǒng)采暖房?jī)?nèi)熱環(huán)境的實(shí)驗(yàn)研究39-50
• 3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備39
• 3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程39-40
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象39
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)點(diǎn)選取39-40
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)間40
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果40-44
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析44-45
• 3.4.1 室外溫度對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的影響44
• 3.4.2 室內(nèi)溫度在高度上的分布44-45
• 3.4.3 室內(nèi)溫度在不同水平面上的分布45
• 3.5 實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果對(duì)比分析45-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第4章 太陽(yáng)能與生物質(zhì)能互補(bǔ)的散熱器采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)性能分析50-57
• 4.1 新型系統(tǒng)模型50
• 4.2 新型系統(tǒng)的能源利用率和能源經(jīng)濟(jì)性分析50-53
• 4.2.1 用戶采暖熱負(fù)荷51
• 4.2.2 沼氣池容積51-52
• 4.2.3 太陽(yáng)能集熱器及集熱管的數(shù)量52
• 4.2.4 蓄熱水箱的容積52
• 4.2.5 燃?xì)忮仩t的選擇52
• 4.2.6 循環(huán)水泵的選擇52-53
• 4.3 系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析53-54
• 4.3.1 投入的生產(chǎn)費(fèi)用53
• 4.3.2 產(chǎn)出效益53
• 4.3.3 計(jì)算方法及結(jié)果53-54
• 4.4 系統(tǒng)火用分析54-56
• 4.4.1 系統(tǒng)輸入54
• 4.4.2 沼氣燃燒的火用及品位54-55
• 4.4.3 系統(tǒng)輸出火用及品位55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第5章 結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)與展望57-59
• 5.1 結(jié)論57
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)57-58
• 5.3 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-65
• 致謝65-66
• 附錄A(攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄)66-67
• 附錄B(攻讀學(xué)位期間所申請(qǐng)的專利)67-68
• 附錄C(攻讀學(xué)位期間所獲獎(jiǎng)勵(lì))68-69
• 附錄D(攻讀學(xué)位期間申請(qǐng)的科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目)69

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