太阳能土壤跨季节蓄热—地源热泵组合理论与实验研究

【摘要】： 本文提出将太阳能热利用、跨季节土壤储热与地源热泵相结合的太阳能—热泵组合系统,充分利用太阳能和浅层地表能,扩大太阳能热利用的深度与广度,提高太阳能利用效率,克服太阳能能量密度低、昼夜及季节性变化,存在间隙性、不可靠性等问题。 太阳能在土壤中储存与土壤的蓄热性能有关,本文探讨土壤蓄热过程中蓄能体内的温度变化,对土壤温度场变化规律,蓄热特性指标:蓄热率、损失率、日蓄热量等以及跨季节蓄热指标等进行理论研究;并运用VB编写可视化计算程序进行模拟分析。针对天津地区太阳能土壤跨季节蓄热的可行性进行分析,为太阳能土壤跨季节蓄热与地源热泵组合系统(SGCHPSS)的推广应用提供理论依据与指导。 在天津地区针对一建筑物建成太阳能土壤跨季节蓄热—地源热泵组合系统(SGCHPSS)的示范工程与数据采集系统。结合建筑特点与用途设计一套切实可行的蓄热方案,将夏季丰富的太阳能储存在地下土壤中,为冬季当太阳能不足时通过热泵加以提升利用,实现太阳能的转移利用。通过对实验数据的分析处理,初步得到夏季蓄热时:集热器进、出口温度,日蓄热时间,蓄热功率及系统耗功等;结合示范工程地下温度测量数据,进一步验证理论模拟的可靠性。 【关键词】：太阳能土壤跨季节蓄热—地源热泵组合系统(SGCHPSS) 太阳能 地源热泵 土壤蓄热 跨季节蓄热
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TB65
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 课题研究背景与意义7-8
• 1.2 课题研究发展现状8-12
• 1.2.1 太阳能跨季节蓄热组合系统应用现状8-10
• 1.2.2 土壤跨季节蓄热与土壤内热质传递研究现状10-12
• 1.3 本文主要研究内容12-13
• 第二章 太阳能跨季节储存与土壤蓄热特性13-25
• 2.1 太阳辐射特点与倾斜面上太阳辐射量计算13-16
• 2.1.1 太阳辐射的特点13-14
• 2.1.2 倾斜面上太阳辐射量计算14-16
• 2.2 太阳能跨季节储存方法16-18
• 2.3 地下埋管蓄热方式18-20
• 2.4 土壤蓄热特性20-24
• 2.4.1 土壤热物性参数20-23
• 2.4.2 土壤跨季节蓄热指标23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 地下土壤蓄热理论分析25-40
• 3.1 埋管周围土壤蓄热模型25-27
• 3.1.1 物理模型25-26
• 3.1.2 数学模型26-27
• 3.2 模拟程序27-29
• 3.2.1 网格划分27
• 3.2.2 模拟程序27-29
• 3.3 模拟结果与分析29-38
• 3.3.1 模型验证29
• 3.3.2 单埋管土壤蓄热过程29-33
• 3.3.3 不同土壤类型蓄热特性33-35
• 3.3.4 管群全年蓄热、取热过程35-38
• 3.4 本章小结38-40
• 第四章 太阳能土壤跨季节蓄热—地源热泵组合系统40-58
• 4.1 太阳能土壤跨季节蓄热与地源热泵组合系统设计40-43
• 4.1.1 太阳能热泵蓄热系统工作原理40-41
• 4.1.2 太阳能跨季节蓄热与地源热泵联合运行的优势41-42
• 4.1.3 太阳能土壤跨季节蓄热与地源热泵组合系统42-43
• 4.2 太阳能土壤跨季节蓄热与地源热泵组合系统示范工程43-49
• 4.2.1 工程概况43-46
• 4.2.2 地下埋管系统46-48
• 4.2.3 太阳能地下土壤跨季节蓄热方案48-49
• 4.2.4 实验系统特点49
• 4.3 数据采集系统49-52
• 4.3.1 数据采集测点布置50
• 4.3.2 数据采集要求50-52
• 4.4 实验结果与分析52-57
• 4.4.1 太阳能集热实验与分析52-54
• 4.4.2 地下温度场分析54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 结论与建议58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.2 进一步研究工作建议59-60
• 参考文献60-65
• 发表论文和科研情况说明65-66
• 致谢66

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