寒冷地区太阳能与沼气互补型采暖系统的研究

【摘要】：近年来环境污染和能源短缺问题日趋严重,其中建筑耗能对其“贡献”颇大。在建筑能耗中,村镇住宅采暖耗能占很大一部分。基于上述问题,在充分考虑建筑节能的情况下,本文提出了适合于寒冷地区的太阳能与沼气互补型采暖系统,在整个采暖期内形成能源互补,实现冬季供热的相对稳定。本文以河北省秦皇岛市某村镇的一栋单体住宅为例,首先对系统进行了设计计算,主要内容包括:建筑物的热负荷、地板辐射采暖系统的供回水温度和盘管间距、沼气池容积和池内加热盘管的设计、集热器面积、蓄热水箱容积、沼气热水器、循环水泵等。然后对所设计的系统进行了实验研究,分析了系统的运行情况,并对室内热环境、集热器集热状况和沼气产生系统进行了详细分析。同时,利用TRNSYS软件对系统进行了建模分析,与实验测试结果进行对比分析得出结论。并利用FLUENT软件对沼气池周围土壤的温度分布进行了模拟分析,得出对沼气池外表面进行保温和将沼气池置于蔬菜大棚内对沼气池散热量的影响。最后对系统进行了评价,评价内容包括:经济效益、节能效益和环境效益,得出其节能效益和环境效益显著。利用TRNSYS软件对其集热器安装角度、集热器流量、蓄热水箱容积和集热器面积进行了优化。 【关键词】：太阳能 沼气 采暖 实验研究 TRNSYS 优化分析
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景9-10
• 1.1.1 能源概况9-10
• 1.1.2 建筑能耗概况10
• 1.2 课题研究的意义10-11
• 1.3 国内外研究现状及分析11-13
• 1.3.1 国外研究现状及分析11-12
• 1.3.2 国内研究现状及分析12-13
• 1.4 课题的主要研究内容13-14
• 1.5 课题的研究方法和技术路线14-15
• 1.5.1 研究方法14
• 1.5.2 技术路线14-15
• 第2章 采暖系统的设计15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 采暖系统设计15-16
• 2.3 系统设计计算16-22
• 2.3.1 热负荷计算16-17
• 2.3.2 地板辐射采暖的设计17-18
• 2.3.3 沼气池设计18-21
• 2.3.4 太阳能集热器设计21
• 2.3.5 其他装置的设计21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 采暖系统的实验研究和模拟研究23-49
• 3.1 系统的实验研究23-28
• 3.1.1 实验系统简介23-24
• 3.1.2 实验方案24-25
• 3.1.3 实验数据分析25-28
• 3.2 系统的模拟研究28-34
• 3.2.1 TRNSYS瞬时模拟软件简介28
• 3.2.2 系统主要应用模块简介28-29
• 3.2.3 主要模块的数学模型29-31
• 3.2.4 TRNSYS系统模型31-33
• 3.2.5 系统运行模式及控制33-34
• 3.3 结果分析34-42
• 3.3.1 实验工况分析34-37
• 3.3.2 设计工况分析37-42
• 3.4 沼气池周围温度场的分析42-48
• 3.4.1 FLUENT软件简介42
• 3.4.2 物理模型的建立42-43
• 3.4.3 数学模型的建立43-44
• 3.4.4 沼气池周围温度场的模拟44-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 采暖系统性能分析及优化49-61
• 4.1 引言49
• 4.2 系统的经济性分析49-50
• 4.3 系统的节能性分析50-52
• 4.4 系统的环保性分析52-53
• 4.5 系统的优化分析53-60
• 4.5.1 集热器安装角度的优化53-55
• 4.5.2 集热器流量的优化55-56
• 4.5.3 蓄热水箱容积的优化56-58
• 4.5.4 集热器面积的优化58-60
• 4.6 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果65-66
• 致谢66-67
• 作者简介67

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