集中供暖住宅太阳能生活热水系统的设计和分析

【摘要】： 太阳能热水供应系统，以其环保、节能的特点正越来越受到人们的重视。全年运行的太阳能热水供应系统需要补充热源，目前补充热源主要是以燃油炉或燃气炉为主，也有用电进行加热的。这几种补充热源，具有系统初投资大，设备闲置时间长等缺点。常用的太阳能热水供应系统有二种，一种是分散式家用太阳能系统，另一种是集中式太阳能生活热水系统与补充热源的组合方式。由于太阳能的间断性和不稳定性，分散式的家用太阳能系统在一年中的有些月份不能正常使用，而在有些月份收集的太阳能热量又超过使用要求，造成浪费。集中式的太阳能生活热水系统与补充热源的组合方式，虽然可以克服分散式家用太阳能系统的上述缺陷，但是其初投资大，需要有专人进行管理，而且对于集中供暖住宅，建筑物内要同时敷设供暖和生活热水供应两套系统，会占用一部份建筑面积。我国大部分地区冬季需要供暖，低温热水地板辐射供暖系统作为一种既节能又舒适的供暖方式，越来越受到用户的青睐。 本文针对集中供暖住宅提出了一种以户为单位的太阳能生活热水系统和低温热水地板辐射供暖系统的组合方案，可以克服上述两种系统的不足。集中供暖系统是太阳能生活热水系统的补充热源，同时也是多余太阳能热量的回收热源；该方案能够充分利用收集的太阳能热量，在实现供暖的同时，也实现了生活热水的全年供应；根据西安市的气象资料对该方案进行的分析表明：在连续运行的情况下，其运行能耗和费用较低。 【关键词】：太阳能 生活热水 集中供暖 回收
【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】：2007
【分类号】：TU822
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题的背景及研究的目的8-9
• 1.2 国内外太阳能热水系统的应用现状9-12
• 1.2.1 国外太阳能热水系统的应用情况9-11
• 1.2.2 国内的现状与问题11-12
• 1.2.3 国内外的比较12
• 1.3 本文的主要工作12-14
• 2 太阳辐射14-27
• 2.1 太阳能辐射计算中的太阳角14-17
• 2.2 太阳辐射的计算17-21
• 2.2.1 直射辐射、散射辐射和总辐射17
• 2.2.2 太阳常数17
• 2.2.3 大气质量17-18
• 2.2.4 大气透明度18
• 2.2.5 晴天地球表面的太阳辐射强度计算18
• 2.2.6 任意倾斜平面上的太阳辐射强度计算18-21
• 2.3 集热器倾角的最优化解21-27
• 2.3.1 国内常用方法21-22
• 2.3.2 集热器倾角的最优化求解数学模型22-23
• 2.3.3 基于Matlab最优化工具箱的集热器倾角最优化求解23-27
• 3 常用太阳能热水系统27-31
• 3.1 太阳能热水系统的分类27-28
• 3.1.1 按集热器类型分27
• 3.1.2 按传热类型分27
• 3.1.3 按集热系统运行方式分27
• 3.1.4 按集热器与储热水箱的放置关系分27-28
• 3.1.5 按是否配备辅助热源分28
• 3.1.6 按能源组合方式分28
• 3.1.7 按热水供应方式分28
• 3.2 太阳能热水系统的选用原则28-31
• 3.2.1 集热器类型选用原则28-29
• 3.2.2 太阳能热水系统运行方式选用原则29-31
• 4 太阳能与集中供暖联合运行系统的技术分析31-47
• 4.1 太阳能热水系统31-32
• 4.1.1 太阳能热水系统的形式31
• 4.1.2 太阳能热水系统供应特点31-32
• 4.2 供暖系统的特点32
• 4.3 太阳能热水系统与供暖系统的组合方案32-47
• 4.3.1 系统组成和工作原理33-34
• 4.3.2 系统设计34-47
• 5 太阳能与集中供热联合运行系统的节能效益分析47-56
• 5.1 太阳能热水系统节能效益的预评估47-51
• 5.1.1 太阳能热水系统的年节能量预评估47-48
• 5.1.2 太阳能热水系统的节能费用预评估48-49
• 5.1.3 太阳能热水系统增加投资回收期的预评估49-50
• 5.1.4 太阳能热水系统的环保效益的评估50-51
• 5.2 太阳能热水系统节能效益的长期监测51-53
• 5.2.1 太阳能热水系统节能效益的监测51-52
• 5.2.2 太阳能热水系统的节能效益52
• 5.2.3 太阳能集热系统增投资的回收年限52-53
• 5.2.4 系统实际运行的环保效益53
• 5.3 新方案的节能计算53-55
• 5.4 新系统的循环消耗55-56
• 6 结论56-57
• 6.1 结论56
• 6.2 不足之处56-57
• 参考文献57-59
• 致谢59-60
• 在学期间发表的学术论文60

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