生物质锅炉辅助太阳能供热采暖系统的研究

【摘要】：目前，我国北方村镇供热采暖以分散式为主，不但会造成环境污染，而且能源利用效率低。因此，基于我国北方采暖地区太阳能丰富以及村镇生物质能源无需运输等特点，研发清洁的生物质锅炉辅助太阳能供热采暖系统，对形成具有我国特色的清洁、高效、低成本、可持续的村镇供热采暖模式，具有重要的现实意义。 为了确定经济合理的辅助热源方案，本文以西安地区某村镇一栋单体住宅楼为例，对具有代表性的天然气锅炉、电锅炉、燃煤锅炉及生物质锅炉四种不同辅助热源的太阳能供热采暖系统进行比较研究，结果表明，在西安地区村镇利用生物质锅炉作为太阳能供热采暖系统的辅助热源是可行的。进而，利用TRNSYS软件，对本文设计的生物质锅炉辅助太阳能供热采暖系统参数进行优化。首先模拟了系统太阳能保证率随蓄热水箱容积和集热器面积配比值（Vt/Ac）的变化，根据西安地区的气象条件和水箱价位，得到不同水箱价位对应的最佳Vt/Ac值；之后，结合TRNSYS软件对系统太阳能保证率随集热器面积变化的模拟结果，利用费用年值法，确定出系统最佳集热器面积。 本文通过对西安地区村镇太阳能供热采暖系统的设计、辅助热源的选择及系统优化，获得了适合西安地区村镇的节能、经济、低碳的特色供热采暖模式，对我国类似其它地区的供热采暖具有一定的借鉴价值。 【关键词】：村镇 生物质锅炉 太阳能供热采暖系统 TRNSYS模拟 效益比较
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 太阳能供热/采暖技术国内外发展及研究现状9-12
• 1.2.1 国外发展及研究现状9-10
• 1.2.2 国内发展及研究现状10-12
• 1.3 生物质直接燃烧技术国内外发展及研究现状12-13
• 1.3.1 生物质直接燃烧技术12
• 1.3.2 生物质直接燃烧流化床技术12-13
• 1.3.3 生物质直接燃烧层燃技术13
• 1.4 村镇生物质锅炉辅助太阳能供热采暖系统的优势13-14
• 1.5 本文研究的主要内容14-16
• 2 太阳能供热采暖系统设计16-32
• 2.1 太阳能供热采暖系统的基本组成16-21
• 2.1.1 集热器的选用与安装16-19
• 2.1.2 蓄热方式及蓄热器类型19
• 2.1.3 辅助热源的选择和位置19-20
• 2.1.4 室内采暖末端20
• 2.1.5 泵和管道20-21
• 2.2 系统防冻和过热防护21-22
• 2.3 几种典型的太阳能供热/采暖系统22-24
• 2.4 太阳能供热采暖系统模型24-26
• 2.4.1 系统模型24-25
• 2.4.2 系统工作原理25
• 2.4.3 系统技术要点25-26
• 2.5 太阳能供热采暖系统设计计算26-30
• 2.5.1 建筑概况26
• 2.5.2 设计参数26
• 2.5.3 热负荷计算26-29
• 2.5.5 蓄热水箱容积的确定29
• 2.5.6 生活水箱容积的确定29
• 2.5.7 太阳能保证率的计算29-30
• 2.6 本章小结30-32
• 3 不同辅助热源的太阳能供热采暖系统效益比较32-40
• 3.1 节能效益比较32-33
• 3.2 经济效益比较33-37
• 3.3 环境效益比较37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 生物质锅炉辅助太阳能供热采暖系统模拟及优化40-56
• 4.1 生物质锅炉辅助太阳能供热采暖系统数学模型40-43
• 4.2 TRNSYS模拟软件简介43-44
• 4.3 建立TRNSYS仿真模型44-46
• 4.4 模拟结果分析及系统参数优化46-53
• 4.4.1 Vt/Ac变化对太阳能保证率的影响46-47
• 4.4.2 Vt/Ac最佳配比值的确定47-49
• 4.4.3 集热器面积变化对太阳能保证率的影响49-51
• 4.4.4 最佳集热器面积的确定51-53
• 4.5 优化后系统太阳能保证率53-54
• 4.6 本章小结54-56
• 5 结论及展望56-58
• 5.1 主要结论56-57
• 5.2 展望57-58
• 致谢58-60
• 参考文献60-66
• 发表的论文及科研情况66

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