深圳市太阳能热水系统与建筑集成设计的研究

【摘要】： 随着能源紧缺对我国国民经济发展带来的严重威胁,社会各界普遍重视对新能源和可再生能源的开发应用。其中太阳能热水系统堪称技术最为成熟,经济最具竞争力,应用最为广泛,产业化发展最为迅速的太阳能光热利用技术。太阳能热水系统与建筑一体化设计将为太阳能的利用开辟更广阔的空间,同时也能够为建筑开源节流。深圳市经济水平较高,人口密集,对生活热水的需求量大;同时深圳地处夏热冬暖地区,太阳辐射资源相对丰富;此外,城市中建筑形式丰富多样。介于深圳市这种气候特点和建筑特点对深圳市太阳能热水系统与建筑集成设计进行研究具有现实意义。 太阳能热水系统设计与常规热水供应方式的最大区别在于集热系统的设计。对于太阳能集热器的安装方式,首先总结国外先进经验,从建筑美学角度出发探讨集热器的安装方式,进而总结深圳市太阳辐射特点及建筑特点,分析适合深圳的集热器安装倾角和朝向,并利用Tsun6.5软件对典型建筑的自遮挡和互遮挡进行日照分析确定集热器安装位置。通过实际工程测试,分析不同气象条件下建筑立面安装集热器的实际运行效果,比较不同集热器的系统性能从而为集热器选型和安装提供数据支持; 本论文还利用TRNSYS系统动态模拟软件对测试系统进行模拟,比较测试结果和模拟结果,分析模拟计算的可靠性,然后利用TRNSYS对假定的集中供热和集中辅助加热强制太阳能热水系统进行全年动态模拟,比较全年运行的系统在不同集热器类型、不同安装角度及朝向情况下的集热性能和全年太阳能保证率,进而综合深圳地区能源热价、集热器及水箱价格等对太阳能热水集热器面积的进行优化以确定合理的系统太阳能保证率,从而为深圳市太阳能热水系统优化设计提供参考; 针对别墅、多层及高层建筑分别提出系统设计方案,结合新建建筑和既有建筑的太阳能热水系统设计实例,说明集热器安装位置确定、根据用水负荷等因素计算集热面积、合理选择系统形式、布置连接管道、选择辅助热源、水泵及管道保温设计等设计程序,对太阳能热水系统各个组成部分与建筑的融合进行探讨。 此外,进行太阳能热水系统性能测试的同时对安装集热器的墙体进行隔热性能检测,确定集热器对建筑围护结构热工性能的影响。同时利用DOE-2建筑能耗模拟软件对房间全年空调耗电量进行计算,确定在墙面安装集热器和集热器作为 【关键词】：太阳能热水系统 太阳能集热器 TRNSYS模拟 建筑热工性能
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TU822;TU18
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景、目的和意义9-10
• 1.2 国内外太阳能技术应用现状10-13
• 1.3 深圳市太阳能技术应用现状13-16
• 1.3.1 太阳辐射资源状况和产业优势13-14
• 1.3.2 太阳能与建筑集成技术推广的现存问题14-16
• 1.3.3 太阳能与建筑一体化技术推广的政策鼓励16
• 1.4 本文的主要研究内容16-19
• 2 太阳能热水系统形式及其理论基础19-33
• 2.1 太阳能热水系统形式19-27
• 2.2 太阳能热水系统的相关传热分析27-30
• 2.2.1 太阳辐射27-29
• 2.2.2 对流换热29-30
• 2.3 太阳能热水系统性能的分析评价30-33
• 3 太阳能热水集热器与建筑一体化设计33-59
• 3.1 集热器与建筑美学的有机结合33-36
• 3.2 深圳太阳能热水集热器的安装位置分析36-42
• 3.3 太阳能热水集热器与建筑墙面一体化的测试研究42-52
• 3.3.1 太阳能热水系统测试原理和方法42-45
• 3.3.2 集热器对围护结构热工性能影响的测试原理和方法45-46
• 3.3.3 测试装置及测点布置46-51
• 3.3.4 测试误差分析51-52
• 3.4 测试结果及讨论52-59
• 3.4.1 太阳能热水系统性能测试结果52-56
• 3.4.2 集热器对外墙隔热性能的测试结果56-59
• 4 太阳能热水系统性能的仿真模拟59-75
• 4.1 TRNSYS 模拟软件简介59-60
• 4.2 计算机模拟结果和测试结果的对比60-66
• 4.2.1 建立仿真模型60-62
• 4.2.2 模拟计算结果分析62-66
• 4.3 太阳能热水系统全年动态模拟及系统优化66-75
• 4.3.1 太阳能热水系统动态模拟66-69
• 4.3.2 太阳能热水系统优化69-75
• 5 太阳能热水系统与建筑集成设计75-93
• 5.1 太阳能热水系统与不同建筑形式的集成设计75-81
• 5.1.1 太阳能热水系统与别墅结合75-77
• 5.1.2 太阳能热水系统与多层结合77-79
• 5.1.3 太阳能热水系统与高层结合79-81
• 5.2 深圳市太阳能热水系统与建筑集成设计实例分析81-89
• 5.2.1 太阳能热水系统与新建建筑的集成设计81-84
• 5.2.2 太阳能热水系统与既有建筑集成设计84-89
• 5.3 系统管道保温设计89-93
• 5.3.1 保温材料和厚度设计89-90
• 5.3.2 保温层厚度修正90-93
• 6 太阳能热水系统与建筑集成设计的节能收益分析93-101
• 6.1 太阳能热水利用的经济和环境收益93-97
• 6.1.1 太阳能热水供应的整体收益93-94
• 6.1.2 结合实例分析太阳能热水系统的节能收益94-97
• 6.2 不同集成技术的建筑节能收益97-101
• 7 成果总结及进一步完善的方向101-105
• 7.1 本论文主要研究成果101-102
• 7.2 进一步完善的方向102-105
• 7.2.1 关于测试工作的完善102-103
• 7.2.2 关于气象数据的完善103
• 7.2.3 关于软件模拟的完善103
• 7.2.4 关于太阳能热水与建筑一体化设计方法深入研究103-105
• 致谢105-107
• 参考文献107-111
• 附录 研究生阶段发表论文111

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