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高层建筑规模化应用太阳能热水系统研究

作　者: 卢素珍
导　师: 赵军
学　校: 天津大学
专　业: 热能工程
关键词: 太阳能热水系统强制循环高层建筑 TRNSYS模拟经济评价
分类号: TU822
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文通过实地调研和文献综述对国内外太阳能建筑有机结合的研究进展和现状进行分析和归纳;并针对高层建筑适用的太阳能热水系统方案进行剖析,进而指出太阳能热水系统与高层住宅群有机结合的设计问题,提出高层建筑规模化应用太阳能热水系统的应用策略和技术方案。根据天津气象特点,结合新家园典型建筑特征,基于日照分析对资源的可获得性和集热器安装位置进行了初步评价,为工程应用提供了依据。基于TRNSYS软件平台,建立了分体式强制循环太阳能热水系统的仿真模型,模型中考虑了直接辐射、散射辐射、风速等诸多影响因子。搭建了分体式强制循环太阳能热水系统实验平台,实验证明所建仿真模型具有较高的准确度,可用于仿真研究。通过模型,对太阳能热水系统的控制策略进行优化,分析了热水负荷动态变化情况下的太阳能集热器布置方式、集热面积、水箱容量、辅助热源方式与用户用水方式等对太阳能热水系统全年性能的影响,实现从全年评价的角度最大限度地利用太阳能资源的目标。从经济环境效益出发,提出高层建筑太阳能热水系统评价流程和评价方法。结合工程实例,对高层建筑规模化应用太阳能热水系统的经济和环境收益进行了综合分析。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-18
  1.1 课题研究背景和意义  8-12
    1.1.1 我国太阳能资源情况  9-10
    1.1.2 太阳能热水系统的优势  10-11
    1.1.3 天津市太阳能热水系统应用前景  11-12
  1.2 国内外研究现状和技术发展趋势  12-14
    1.2.1 国外研究现状和技术发展趋势  12-13
    1.2.2 国内研究现状和技术发展趋势  13-14
  1.3 建筑一体化太阳能热水系统调研  14-16
  1.4 高层建筑规模化应用太阳能热水系统存在问题  16-17
  1.5 本文主要研究内容  17
  1.6 课题研究的技术路线  17-18
第二章太阳能热水系统与高层建筑有机结合的可行性  18-30
  2.1 与建筑结合的太阳能热水系统设计要点  18-19
  2.2 太阳能热水系统与高层建筑结合的方式  19-22
    2.2.1 与建筑常见结合方式  19-21
    2.2.2 与高层建筑一体化结合的方案  21-22
  2.3 高层建筑分体式系统方案的可行性  22-25
    2.3.1 日照量  22-23
    2.3.2 日照时间  23-24
    2.3.3 日照间距  24-25
  2.4 高层建筑楼型对安装分体式太阳能热水系统的影响  25-29
    2.4.1 高层建筑板楼和塔楼的结构特点  25-26
    2.4.2 高层板楼日照分析  26-27
    2.4.3 高层塔楼日照分析  27-28
    2.4.4 总结与建议  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章太阳能热水系统建模与实验验证  30-46
  3.1 太阳能热水系统数学模型  30-35
    3.1.1 太阳能集热器基本能量平衡方程  30-32
    3.1.2 瞬时效率曲线  32-33
    3.1.3 太阳能热水系统能量平衡方程  33-35
  3.2 太阳能热水系统的建模仿真  35-38
    3.2.1 TRNSYS 软件平台介绍  35-36
    3.2.2 部件模型的连接  36
    3.2.3 利用TRNSYS 建立系统仿真模型  36-37
    3.2.4 仿真气象数据来源  37-38
  3.3 太阳能热水系统实验  38-43
    3.3.1 实验系统介绍  38-40
    3.3.2 测试步骤及数据处理方法  40-41
    3.3.3 测试结果分析  41-43
  3.4 模拟结果和测试结果的对比  43-45
    3.4.1 模拟参数选择  43-44
    3.4.2 太阳能热水系统测试与模拟计算结果对比  44-45
  3.5 本章小结  45-46
第四章高层建筑分体式太阳能热水系统的优化  46-61
  4.1 高层建筑分体式系统的全年性能仿真  46-52
    4.1.1 集热器选型与安装位置对系统全年性能的影响  47-51
    4.1.2 考虑热水负荷变化的集热器倾角和方位的确定  51-52
  4.2 分体式太阳能热水系统的仿真优化  52-60
    4.2.1 系统部件参数对系统性能的影响  54-56
    4.2.2 用户使用热水方式对系统性能的影响  56-58
    4.2.3 遮挡和管长对系统全年性能的影响  58-60
    4.2.4 仿真结果  60
  4.3 本章小结  60-61
第五章分体式太阳能热水系统技术经济评价  61-73
  5.1 太阳能热水系统的经济评价方法  61-63
    5.1.1 太阳能热水系统的评价流程  61-62
    5.1.2 太阳能热水系统的评价方法  62-63
  5.2 基于系统总收益的指标参数  63-66
  5.3 工程实例分析  66-71
    5.3.1 参数设置  66-67
    5.3.2 计算结果  67-68
    5.3.3 分析辅助能源的选择  68-69
    5.3.4 分析算例经济性  69-70
    5.3.5 分析能效  70-71
  5.4 太阳能热水系统节能与环保效益  71-72
  5.5 本章小结  72-73
第六章结论与建议  73-76
  6.1 结论  73-74
  6.2 进一步研究工作建议  74-76
参考文献  76-81
发表论文和科研情况说明  81-82
致谢  82

高层建筑规模化应用太阳能热水系统研究

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