4號學院樓燃氣空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造可行性及優(yōu)化設計研究

【摘要】： 電力供應緊張使得使用燃氣的溴化鋰吸收式直燃機在我國得到了較快的發(fā)展并被廣泛使用,現(xiàn)有直燃機保有數(shù)量較大。直燃機的能量利用效率低經(jīng)濟性也較差,而且隨著燃氣價格的不斷上漲其經(jīng)濟性更受到質(zhì)疑。因而如何提高直燃機能源利用效率和引入可再生能源從而降低直燃機燃氣消耗對節(jié)能環(huán)保具有重要意義。 東華大學3、4號學院樓空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源是兩臺直燃式溴化鋰冷溫水機組。本文從建筑能耗分析出發(fā),在建立建筑計算模型的基礎上運用能耗分析軟件Energyplus分別對3、4號學院樓的負荷和能耗作模擬計算,得到了基于實際運行時間的冷熱負荷以及全年能耗。從能耗分析的結果可知正常使用時開啟其中的一臺機組便能滿足要求。針對直燃機的低效率和不經(jīng)濟特點本文在原有空調(diào)機組的基礎上提出了太陽能輔助直燃機余熱回收系統(tǒng)節(jié)能改造方案,并對其用于采暖的可行性做分析研究。結合太陽輻射和余熱回收特點根據(jù)改造后系統(tǒng)要求分別分析計算了太陽輻射量和直燃機煙氣余熱回收量,并建立以費用年值最小化為目標函數(shù)的最優(yōu)化模型,運用Matlab最優(yōu)化工具箱對該模型進行優(yōu)化計算,得出基于最小費用年值的最優(yōu)化結果:改造后系統(tǒng)的最小費用年值為109.6萬元,高于改造前的104.23萬元,結果不經(jīng)濟,但節(jié)能效果顯著:改造后系統(tǒng)年采暖燃氣耗量減少7.3×10~3 Nm~3、系統(tǒng)效率提高1.1%。 通過對影響改造后系統(tǒng)經(jīng)濟性的主要因素進行敏感性分析可知:當系統(tǒng)系統(tǒng)運行時間達到1184.5小時時改造后系統(tǒng)費用年值開始低于改造前,體現(xiàn)出經(jīng)濟性;以及在系統(tǒng)運行時間為828小時下天然氣價格上升至3.08元/m~3或真空管集熱器價格下降到442.0元/m~2時改造后系統(tǒng)費用年值開始低于改造前,亦體現(xiàn)出經(jīng)濟性。通過對燃氣和集熱器價格同時變化影響分析可知改造后系統(tǒng)對燃氣價格的敏感性高于集熱器。 從能源有效和節(jié)約利用的角度,天然氣直燃式冷暖空調(diào)改造為太陽能輔助直燃機余熱回收系統(tǒng)是一種理想的選擇,從本文的結果可知方案的經(jīng)濟性不佳主要是改造后系統(tǒng)運行時間較短使用效率不高,一旦考慮系統(tǒng)在夏季的合理使用將會帶來經(jīng)濟性的改觀。 本文所提出的太陽能輔助直燃機余熱回收系統(tǒng)為現(xiàn)有直燃式空調(diào)系統(tǒng)的改造提供了一條新的思路。在提高能源利用效率減少能源消耗量的同時又能降低對環(huán)境的污染。 【關鍵詞】：直燃機 太陽能集熱器 余熱回收 費用年值 最優(yōu)化 效率
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TU831
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 研究背景12-14
• 1.1.1 我國的能源現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 研究的重要性和意義13-14
• 1.2 用于采暖的太陽能光熱利用14-15
• 1.2.1 太陽能利用14
• 1.2.2 太陽能采暖14-15
• 1.3 直燃式溴化鋰吸收式冷熱水空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 直燃式溴化鋰吸收冷、熱水機組的技術發(fā)展15-16
• 1.3.2 直燃式溴化鋰冷熱水機組空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)狀及問題16-17
• 1.4 太陽能輔助直燃機余熱回收技術及其現(xiàn)狀17-19
• 1.4.1 直燃機的余熱回收問題17-18
• 1.4.2 直燃機-太陽能集熱器聯(lián)合系統(tǒng)的節(jié)能技術18-19
• 1.4.3 太陽能輔助直燃機余熱回收系統(tǒng)的節(jié)能和可行性19
• 1.5 研究的主要內(nèi)容和流程19-21
• 第二章 建筑能耗數(shù)據(jù)準備21-40
• 2.1 建筑能耗的計算機模擬計算21-24
• 2.1.1 建筑能耗的分析方法21-22
• 2.1.2 能耗模擬軟件22-23
• 2.1.3 EnergyPlus 軟件23-24
• 2.2 建筑計算模型的建立24-27
• 2.2.1 建筑空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)24-26
• 2.2.2 建筑模型的建立26-27
• 2.3 建筑能耗計算27-35
• 2.3.1 氣象參數(shù)28-29
• 2.3.2 圍護結構能耗影響分析29-34
• 2.3.2.1 外窗29-31
• 2.3.2.2 外墻和滲透31-32
• 2.3.2.3 屋頂32-33
• 2.3.2.4 地面33-34
• 2.3.3 內(nèi)部得熱34-35
• 2.4 全年能耗分析35-38
• 2.4.1 能耗計算35-36
• 2.4.2 能耗分析36-38
• 2.5 小結38-40
• 第三章 太陽能集熱系統(tǒng)方案設計40-61
• 3.1 我國太陽能資源40-41
• 3.2 太陽輻射計算41-46
• 3.2.1 太陽有關角度的計算41-42
• 3.2.2 水平面上的太陽輻射量42-43
• 3.2.3 傾斜面上的太陽能輻射量43
• 3.2.4 計算結果43-46
• 3.3 太陽能集熱器計算方法46-53
• 3.3.1 太陽能集熱器集熱效率46-53
• 3.3.1.1 平板型太陽能集熱器47-49
• 3.3.1.2 真空管太陽能集熱器49-51
• 3.3.1.3 熱管式太陽能集熱器51-53
• 3.3.2 太陽能集熱器的集熱量53
• 3.4 太陽能集熱器輔助系統(tǒng)方案53-59
• 3.4.1 集熱器安裝角的確定53-54
• 3.4.2 集熱器系統(tǒng)的設計54-58
• 3.4.2.1 集熱器系統(tǒng)方案54-55
• 3.4.2.2 集熱器的安裝55-56
• 3.4.2.3 熱水管道的選擇56-57
• 3.4.2.4 管道水力計算和保溫57-58
• 3.4.3 熱水系統(tǒng)運行方式研究58-59
• 3.5 本章小結59-61
• 第四章 直燃機煙氣余熱計算61-73
• 4.1 原有直燃式空調(diào)系統(tǒng)61
• 4.2 太陽能輔助余熱回收方案61-63
• 4.3 直燃機煙氣余熱的熱力計算63-66
• 4.3.1 空氣量計算63-64
• 4.3.2 煙氣量計算64-65
• 4.3.3 考慮汽化潛熱的煙氣焓計算65-66
• 4.4 冷凝式余熱回收計算分析66-68
• 4.4.1 露點溫度的確定66
• 4.4.2 排煙的余熱回收計算和分析66-68
• 4.5 冷凝式余熱換熱器選用68-70
• 4.6 冷凝液的處理70-71
• 4.7 本章小結71-73
• 第五章 太陽能輔助余熱回收系統(tǒng)優(yōu)化研究73-90
• 5.1 按壽命期總費用的方案技術經(jīng)濟評價方法73-75
• 5.1.1 資金的時間價值73-74
• 5.1.2 費用年值表示的壽命期總費用計算方法74-75
• 5.2 MATLAB 優(yōu)化工具箱的介紹75-76
• 5.3 太陽能輔助余熱回收系統(tǒng)最優(yōu)化數(shù)學模型76-80
• 5.3.1 太陽能集熱器的價格76
• 5.3.2 原有空調(diào)系統(tǒng)造價76-77
• 5.3.3 直燃機能耗特性77-78
• 5.3.4 原有空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟分析78-79
• 5.3.5 太陽能輔助余熱回收系統(tǒng)數(shù)學模型79-80
• 5.4 最優(yōu)化模型的求解及其解的分析(或說明)80-83
• 5.5 最優(yōu)解的敏感性分析83-87
• 5.5.1 運行時間影響分析83-84
• 5.5.2 設備價格影響分析84-87
• 5.6 改造后系統(tǒng)的節(jié)能效果分析87-88
• 5.7 本章小結88-90
• 第六章 結論與展望90-92
• 6.1 本文結論90-91
• 6.2 展望91-92
• 參考文獻92-96
• 作者在攻讀碩士研究生期間的論文和成果96-97
• 致謝97

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