太阳能热水系统与建筑一体化的若干关键技术研究

【摘要】：太阳能热水系统与建筑一体化是将太阳能热水系统作为建筑标准体系,实现热水系统和建筑的完美结合,达到建筑节能和审美要求。论文应用设计模数体系理论探讨太阳能建筑一体化的设计要素,研究太阳能热水系统与建筑一体化的规划布局。以在太阳能热水系统建筑一体化广泛采用的强制循环双水箱间接热水系统为研究对象,进行可靠性分析。并且对太阳能热水系统建筑一体化节能效益进行评定。本文的研究工作如下： 一、将设计模数体系理论应用于太阳能建筑一体化设计,对功能性设计模数要素、环境性设计模数要素以及审美性设计模数进行研究,探讨太阳能建筑一体化的设计要素。 二、对太阳能热水系统与建筑一体化的规划布局进行研究。研究不同形式的太阳能热水系统与建筑结合的设计原则,分析平板集热器与建筑一体化的设计要点。 三、太阳能热水系统与建筑一体化可靠性分析。以在太阳能热水系统与建筑一体化广泛应用的强制循环双水箱间接太阳能热水系统为研究对象,对系统的原理、结构和工作方式进行详细介绍,建立系统故障模式影响及其危害表(FMEA)和故障树故障树(FTA)模型,分析系统最小割集,并对系统可靠性进行定性分析,得出影响和制约系统可靠性的关键零部件。 四、强制循环双水箱间接太阳能热水系统可靠性分配优化。针对强制循环双水箱间接太阳能热水系统成本和可靠性矛盾问题,构建系统成本函数,分析系统基本可靠性模型和任务可靠性模型,建立可靠性指标分配优化模型,并转化为非线性数学规划求最优解问题。应用实数编码遗传算法,对强制循环双水箱间接循环太阳能热水系统可靠性指标分配进行优化求解。 五、太阳能热水系统与建筑一体化节能效益评定。分析系统节能费用、年节能量、投资回收年限和环保效益四个节能效益指标。 本文将设计模数体系理论应用于太阳能建筑一体化设计,探讨一体化的设计要素,研究太阳能热水系统与建筑的规划布局。以太阳能热水系统与建筑一体化广泛应用的强制循环双水箱间接太阳能热水系统为研究对象,对系统进行可靠性分析,建立系统的FMEA表和故障树模型,定性分析系统可靠性,得到制约系统可靠性关键部件。建立强制循环双水箱间接太阳能热水系统可靠性分配模型,并应用遗传算法优化求解。最后对太阳能热水系统建筑一体化节能效益进行评定,为决策者提供参考。 【关键词】：太阳能热水系统 建筑一体化 可靠性设计 节能效益评定
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK515
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 绪论16-23
• 1.1 研究背景和意义16-18
• 1.2 太阳能热水系统与建筑一体化的国内外研究现状18-19
• 1.3 太阳能热水系统与建筑一体化可靠性研究现状19-21
• 1.4 太阳能热水系统与建筑一体化节能效益评定研究现状21
• 1.5 论文的主要研究内容和基本结构21-23
• 1.5.1 论文的研究内容21-22
• 1.5.2 论文的结构22-23
• 第二章 基于设计模数体系太阳能建筑一体化23-29
• 2.1 设计模数的产生与定义23
• 2.2 基于设计模数太阳能建筑一体化23-24
• 2.3 太阳能建筑一体化系统设计模数要素24-28
• 2.3.1 功能要素24-25
• 2.3.2 环境要素25-26
• 2.3.3 审美要素26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 太阳能热水系统与建筑一体化规划布局29-37
• 3.1 总则29-30
• 3.2 太阳能热水系统的形式30-31
• 3.3 不同形式太阳能热水系统与建筑结合的设计原则31-33
• 3.3.1 集中集热、集中囤水太阳能热水系统设计原则31-32
• 3.3.2 集中集热、分户囤水太阳能热水系统设计原则32-33
• 3.3.3 分户集热、分户囤水太阳能热水系统设计原则33
• 3.4 平板集热器建筑一体化33-36
• 3.4.1 平板集热器与平屋面结合34
• 3.4.2 平板集热器与坡屋面结合34-35
• 3.4.3 平板集热器与墙面的结合35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 太阳能热水系统与建筑一体化可靠性设计37-74
• 4.1 影响太阳能热水系统与建筑一体化可靠性因素37-38
• 4.2 强制循环双水箱间接太阳能热水系统组成和工作原理38-39
• 4.3 强制循环双水箱间接太阳能热水系统可靠性设计流程39-42
• 4.3.1 上市产品可靠性设计流程39-40
• 4.3.2 研发产品可靠性设计流程40-42
• 4.4 强制循环双水箱间接太阳能热水系统故障模式、危害、原因、影响分析42-49
• 4.4.1 强制循环双水箱间接太阳能热水系统故障模式分析43-45
• 4.4.2 强制循环双水箱间接太阳能热水系统故障危害分析45-49
• 4.5 强制循环双水箱间接太阳能热水系统故障树分析及最小割集49-57
• 4.5.1 强制循环双水箱间接太阳能热水系统故障树分析49-50
• 4.5.2 强制循环双水箱间接太阳能热水系统故障树建立50-57
• 4.6 强制循环双水箱间接太阳能热水系统可靠性模型57-63
• 4.6.1 强制循环双水箱间接太阳能热水系统基本可靠性模型58-61
• 4.6.2 强制循环双水箱间接太阳能热水系统任务可靠性模型61-63
• 4.7 强制循环双水箱间接太阳能热水系统的可靠性目标63
• 4.8 强制循环双水箱间接太阳能热水系统成本函数63-69
• 4.8.1 成本函数的定义63-64
• 4.8.2 成本函数性质64-66
• 4.8.3 确定系统成本函数各参数66-69
• 4.9 强制循环双水箱间接太阳能热水系统可靠性指标分配模型69-70
• 4.10 基于遗传算法强制循环双水箱间接热水系统的可靠性指标分配及求解70-72
• 4.10.1 约束条件的确定70
• 4.10.2 实数编码70-71
• 4.10.3 设定遗传算子71
• 4.10.4 各运行参数的设定71
• 4.10.5 优化求解71-72
• 4.11 本章小结72-74
• 第五章 太阳能热水系统与建筑一体化节能效益74-87
• 5.1 太阳能热水系统与建筑一体化节能效益评定指标74-75
• 5.2 太阳能热水系统与建筑一体化节能效益的预评估75-80
• 5.2.1 太阳能热水系统的年节能量的预评估75-76
• 5.2.2 太阳能热水系统的节能费用预评估76-79
• 5.2.3 太阳能热水系统增加的投资回收期的预评估79
• 5.2.4 太阳能热水系统环保效益预评估79-80
• 5.3 实例应用80-86
• 5.3.1 背景介绍80-81
• 5.3.2 在建筑寿命期内不考虑折现率每年的节约的能源费用81-83
• 5.3.3 在建筑寿命期内每年使用费用83-85
• 5.3.4 现金的折现系数85
• 5.3.5 建筑的寿命期限内的净现值计算85-86
• 5.3.6 太阳能热水系统环保效益的评估86
• 5.4 本章小结86-87
• 总结和展望87-89
• 1 总结87-88
• 2 展望88-89
• 参考文献89-93
• 攻读学位期间发表的论文93-95
• 致谢95

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