太阳能空气能地板供暖系统的设计

【摘要】：随着经济的发展,人们生活水平不断提高,对居住环境的质量提出了更高的要求。低温热水地板供暖系统以舒适、节能、环保等优势深受人们喜爱。目前家庭地板供暖主要采用燃煤锅炉或电加热方式,存在能耗高、成本高、污染严重、安全性能低等问题。太阳能和空气能作为清洁、无污染、用之不竭的可再生能源,正好符合建筑冬季采暖对能源的需求。针对这种现状,本文提出一种太阳能空气能地板供暖系统,采用太阳能和空气能热泵联合制取低温热水的地板供暖系统。论文主要研究工作如下：(一)对太阳能空气能地板供暖系统进行了总体设计。介绍了地板供暖系统的设计原则和设计流程,确定了系统的组成以及各部件的设计；对太阳能空气能地板供暖系统的结构进行了设计,并分析了其工作原理和运行方式；设计了地板供暖系统的末端,确定了地板构造层以及完成了加热盘管的设计等。研究开发太阳能空气能供暖系统,对解决住宅冬季供暖、提高人们生活质量水平、减少能源消耗和环境污染具有重要的意义。(二)完成太阳能空气能热水单元的设计。根据郑州地区的地理位置,确定了采暖建筑的热负荷和设计参数；对太阳能空气能地板供暖系统的两大热水单元：太阳能热水单元和空气能热泵热水单元进行设计,对各种类型的太阳能热水器进行了比较分析,选择平板太阳能热水器作太阳能的集热器,并确定了太阳能集热器的面积、安装倾角和连接方式；根据集热器的面积,确定了蓄热水箱的体积,为满足供暖热水和生活热水不同温度的需求,设计了温度分层水箱；通过分析郑州地板的气候条件,确定了空气能热泵的功率和型号,完成了郑州地区某居民住宅的地板供暖系统的设计。(三)运用Polysun软件建立了太阳能空气能地板供暖系统的仿真模型。对供暖系统的能量需求、性能和经济性等进行了详细的分析,并计算系统在寿命期内的总节能费用,表明太阳能空气能地板供暖系统是一种 且具有经济实惠的供暖方式。太阳能空气能地板供暖系统将太阳能和热泵与地板供暖相结合,利用太阳能和空气能给建筑物供暖,对于解决当今能源短缺、环境污染等问题具有重要的意义。同时避免了传统供暖方式的弊端,不仅保证了供暖连续性,而且更加节能环保,是一种绿色的住宅供暖技术,有很好的发展和推广应用前景。 【关键词】：平板太阳能 空气能热泵 地板供暖系统 仿真
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU832.1;TK519
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-10
• CONTENTS10-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 太阳能热水器的研究13-14
• 1.2.2 空气能热泵的研究14-15
• 1.2.3 太阳能+空气能热泵的研究15-16
• 1.2.4 低温热水地板供暖系统的研究16-18
• 1.3 本课题主要研究内容18-19
• 第二章 太阳能空气能地板供暖系统的总体设计19-30
• 2.1 需求分析19
• 2.2 地板供暖系统的概述19-21
• 2.3 太阳能空气能地板供暖系统的设计21-24
• 2.3.1 太阳能空气能地板供暖系统的设计原则21-22
• 2.3.2 太阳能空气能地板供暖系统的设计22-24
• 2.4 太阳能空气能地板供暖系统的工作原理及热水系统运行方式24-25
• 2.4.1 太阳能空气能地板供暖系统的工作原理24
• 2.4.2 热水系统运行方式24-25
• 2.5 地板采暖系统的地面结构设计25-27
• 2.5.1 地面结构设计25-26
• 2.5.2 地面构造层的各层厚度及选材26-27
• 2.6 加热盘管的设计27-29
• 2.6.1 加热盘管的布置方式的确定27
• 2.6.2 盘管的布置间距及其管材的确定27-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第三章 太阳能空气能热水系统的设计计算30-42
• 3.1 设计参数与热负荷的确定30-31
• 3.1.1 设计参数的确定30-31
• 3.1.2 热负荷的确定31
• 3.2 太阳能集热系统的设计31-38
• 3.2.1 集热器的选型32-33
• 3.2.2 太阳能集热器的面积计算33-34
• 3.2.3 太阳能集热器的倾角计算34-35
• 3.2.4 太阳能集热器的连接方式35-37
• 3.2.5 蓄热水箱设计37-38
• 3.3 空气能热泵热水系统设计38-41
• 3.3.1 空气能热泵的工作原理38-39
• 3.3.2 郑州地区空气能资源的可利用性39
• 3.3.3 空气能热泵选型39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 太阳能空气能地板供暖系统的仿真分析42-51
• 4.1 Polysun软件的简介42
• 4.2 太阳能空气能供暖系统仿真模型的建立42-44
• 4.3 系统模拟结果分析44-49
• 4.3.1 能量需求分析44-46
• 4.3.2 系统性能的评价46-48
• 4.3.3 系统效率48
• 4.3.4 系统的经济性分析48-49
• 4.4 太阳能空气能地板供暖系统寿命期内的总结节能费用计算49-50
• 4.4.1 折现系数计算49
• 4.4.2 太阳能空气能地板供暖系统总投资计算49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 结论与展望51-53
• 结论51-52
• 展望52-53
• 参考文献53-57
• 攻读学位期间发表的论文、专利与参与的科研项目57-59
• 致谢5

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