集中太阳能热水系统关键技术研究

【摘要】：推广太阳能热水技术是实现节能减排的有效途径之一，但由于太阳能的不稳定性，以及以往单纯依靠企业经验值进行设计的做法，使得太阳能热水系统难以真正纳入到建筑工程的体系，对于工程设计来说，一些关键的设计参数过于宽泛、定性的要求缺乏定量的参数作支撑是亟待解决的技术问题。本论文结合本人承担的国家建筑标准设计图集《太阳能集中热水系统选用与安装》06SS128的修编工作开展研究，采用使用实态调查、系统运行效果实测和工程经验总结相结合的研究方法，吸纳当前国内外相关科研成果及工程实践经验，对关键设计参数、配套技术等进行研究，优化系统配置，完善设计参数，最终形成集中太阳能热水系统的设计关键技术。 本论文提出关于设计参数的设计要点如下： （1）日均用水定额可以按照《民用建筑节水设计标准》中标准定额下限值采用；另外，当使用人数超过200人系统时，再乘以80%的同时使用率加以修正。 （2）采用年平均冷水温度作为冷水计算温度,进行集热器面积计算；采用最冷月平均冷水温度作为冷水计算温度进行辅助热源的选型计算。 （3）太阳能热水的供应温度设定为45℃～55℃。 （4）系统的集热效率ηcd一般为25%～40%，普通系统可以取30%～35%。 （5）综合考虑太阳能辐照量大和环境温度高的因素，选取一个月；按照太阳能提供该月70%～80%的生活热水，配置太阳能集热面积相对经济可靠。 （6）应根据用户的使用需求、业主投资能力和可安装集热器的建筑面积，按照太阳每月的平均日辐照量、月平均冷水温度逐月计算，选定适宜的太阳能保证率和集热器面积。 本论文提出关于配套技术的技术要点如下： （1）集热器的最佳倾角并非如规范所规定的“当地纬度±10。”，除了直接辐射量占总辐射量比例较大的地区以外，一般全年最佳倾角总小于当地纬度。当方位角增大时，倾斜面上辐射量要减少，这在高纬度地区尤其明显。 （2）控制系统的精确性和稳定性是影响系统运行效果的关键因素，在系统设计与安装时应给予充分的重视。 （3）优选辅助热源，并对辅助热源加热设备的设置位置、控制辅助热源启停的温度传感器安装位置进行精细设计。 （4）大型太阳能集中热水系统应设置双水箱，预热水箱充分吸收太阳能，恒温水箱精确控制辅助热源的用量，以获得最优的节能效果。 （5）不适宜采用住区规模的集中太阳能生活热水系统，而应推广以单元或楼栋为单位的集中热水系统。集中热水系统的供水半径控制在150m以内为宜。 本论文选择适宜工程推广的6种公共建筑集中太阳能热水系统和1种住宅集中太阳能热水系统，进行了系统优化。 通过本次研究，完善设计参数、简化设计方法，使得集中太阳能热水系统设计更加符合给排水设计人员的设计习惯，更易于工程化推广应用。 【关键词】：太阳能 集中系统 设计参数 配套技术 系统优化
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU822.1
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-25
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-12
• 1.1.1 课题背景10-11
• 1.1.2 课题研究的目的和意义11-12
• 1.2 国外集中太阳能热水系统发展概况12-18
• 1.2.1 当天蓄热系统13
• 1.2.2 季节性蓄热系统13
• 1.2.3 一周蓄热系统13-17
• 1.2.4 国外集中太阳能热水系统的优势17-18
• 1.3 国内集中太阳能热水系统发展概况18-22
• 1.3.1 集中系统18-20
• 1.3.2 集中—分散系统20-22
• 1.4 国内集中太阳能热水系统的主要问题22-24
• 1.5 本章小结24-25
• 第2章 工程实例实验研究25-46
• 2.1 引言25
• 2.2 鲍思高游泳馆太阳能热水系统设计说明25-28
• 2.2.1 系统选用研究25-26
• 2.2.2 系统运行简介26-28
• 2.2.3 控制要求28
• 2.3 鲍思高游泳馆太阳能热水系统设计计算28-33
• 2.3.1 澳门地区的太阳辐照条件28
• 2.3.2 集热器面积计算28-31
• 2.3.3 节能效果预测31
• 2.3.4 建筑整合设计31-33
• 2.4 鲍思高游泳馆太阳能热水系统运行监测数据分析33-42
• 2.4.1 太阳能热水系统监测方案33-36
• 2.4.2 10 月太阳能热水系统运行效果初评估36-39
• 2.4.3 11～12 月太阳能热水系统运行效果39-42
• 2.5 本章小结42-46
• 第3章 集热系统关键设计参数研究46-63
• 3.1 引言46
• 3.2 集热器总面积46-47
• 3.3 日均热水用量47-51
• 3.4 计算温度51-57
• 3.4.1 冷水温度分析51-54
• 3.4.2 热水温度分析54-57
• 3.5 太阳能保证率57-60
• 3.5.1 北京举例计算57-58
• 3.5.2 哈尔滨举例计算58-59
• 3.5.3 那曲举例计算59-60
• 3.6 系统效率与热损失60-62
• 3.7 本章小结62-63
• 第4章 配套技术研究63-75
• 4.1 引言63-64
• 4.2 集热器安装倾角64-65
• 4.3 控制要点65-66
• 4.4 辅助热源耦合66-67
• 4.5 水箱配置67-68
• 4.6 循环系统设计68-69
• 4.7 集中太阳能热水系统供热规模69-72
• 4.8 施工质量监控72-73
• 4.9 太阳能热水系统维护管理工作要点73-74
• 4.10 本章小结74-75
• 第5章 系统优化方案75-85
• 5.1 引言75-76
• 5.2 公共建筑常用系统优化76-82
• 5.2.1 自然循环单水箱直接加热系统76-77
• 5.2.2 自然循环双水箱直接加热系统77-78
• 5.2.3 强制循环单水罐直接加热系统78-79
• 5.2.4 强制循环单水罐+板换间接加热系统79-80
• 5.2.5 强制循环水箱+水罐间接加热系统80-81
• 5.2.6 强制循环双水罐直接加热系统81-82
• 5.3 住宅常用系统优化82-84
• 5.4 本章小结84-85
• 结论85-87
• 参考文献87-90
• 致谢90

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