严寒地区带辅助热源的太阳能热水系统研究

发布时间：2017-05-02 16:15

  本文关键词：严寒地区带辅助热源的太阳能热水系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对我国东北严寒地区高校学生热水浴池为研究对象,对原有系统进行太阳能工程改造,通过太阳能在寒冷环境下使用状态,利用外购热水作为太阳能热水系统的辅助热源为其提供补热,进一步扩大太阳能热利用的地域性。基于TRNSYS模拟软件,建立太阳能热水系统仿真模型。太阳能热水系统的模拟:运用TRNSYS软件重点研究系统9月中旬至12月中旬典型天气与典型季节性运行状态、系统的太阳能辐照度变化、集热器的集热量、水泵运行能耗以及系统运行能源收支比;太阳能热水系统的运行实测:利用已建太阳能运行监测平台,在实际气象参数下对典型天气(如晴天、阴雨)太阳能系统运行状态进行实际监测,得出太阳能集热器集热温度、太阳能辐照度以及集热量积分曲线等;将模拟数据与真实数据比对,在验证系统运行稳定性的同时验证TRNSYS模拟软件的可靠性,为太阳能热水系统在严寒地区的应用提供真实可靠的依据。本文通过对太阳能热水系统的模拟,得出典型天气下太阳能日总集热量为11.4×10~6k J,水泵能耗2.75×10~3k J,产生单位热水所需能耗9.66×104k J,能量消耗占总得热量的86.7%,可见在阳光照射充足天气下,太阳能热水系统无需辅助热源即可满足系统运行所需能耗。秋冬季节(9月13日-12月22日)模拟数据显示系统总集热量2.55×10~8k J,水泵运行能耗9.14×10~6k J,加热单位热水所需能耗13.02×10~6k J,系统所需补热量10.56×10~8k J;实测结果显示秋冬季节太阳能总集热量为2.17×10~8k J,水泵运行能耗6.07×10~6k J,系统所需补热量10.91×10~8k J,相当于85℃的热水6494吨,而实际外购热水数量为7026吨,结果与模拟数据基本吻合。文章最后就以外购热电厂热水为辅助热源的太阳能热水系统在严寒地区使用的经济、稳定、节能环保等方面与传统热源热水系统进行对比论述,得出带辅助热源的太阳能热水系统的优越性,与此同时对现有系统的理论研究提出进一步要求。
【关键词】：太阳能热水系统 TRNSYS模拟 实测研究 性能对比
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU822
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题来源11
• 1.2 课题研究背景11-13
• 1.2.1 能源的消耗与需求11-12
• 1.2.2 节能的重要性12-13
• 1.3 课题研究的意义13-14
• 1.3.1 太阳能资源利用13
• 1.3.2 课题的提出13-14
• 1.4 太阳能热水系统的特点14-17
• 1.4.1 辅助热源技术14-15
• 1.4.2 辅助热源与太阳能热水系统结合形式15-17
• 1.5 国内外发展现状17-19
• 1.5.1 太阳能热利用的发展17-18
• 1.5.2 辅助型太阳能热水系统18-19
• 1.6 本课题研究内容19-20
• 第2章 带辅助热源的太阳能热水系统20-32
• 2.1 太阳能热水系统20-21
• 2.2 系统的基本原理21-24
• 2.2.1 系统介绍21-22
• 2.2.2 系统运行工况22-23
• 2.2.3 系统的特点23-24
• 2.3 外购热水辅助太阳能集热系统的设计24-30
• 2.3.1 太阳能集热器选择24-26
• 2.3.2 太阳能集热器布置设计26-29
• 2.3.3 集热水箱设计29
• 2.3.4 控制系统设计29-30
• 2.4 工程概况30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 带辅助热源的太阳能热水系统模拟研究32-51
• 3.1 TRNSYS软件系统32-34
• 3.1.1 TRNSYS软件简介32
• 3.1.2 TRNSYS软件功能32-33
• 3.1.3 基于TRNSYS软件系统的模拟条件33-34
• 3.2 TRNSYS系统仿真模拟34-40
• 3.2.1 仿真模型的气象参数36-38
• 3.2.2 模拟平台的搭建38-40
• 3.3 TRNSYS系统仿真模拟结果分析40-50
• 3.3.1 系统参数定义及描述41-42
• 3.3.2 系统日运行性能分析42-45
• 3.3.3 系统典型季节运行性能分析45-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第4章 带辅助热源的太阳能热水系统运行测试研究51-63
• 4.1 实测系统简介51-54
• 4.1.1 系统概况51-53
• 4.1.2 系统运行监测53-54
• 4.2 系统实测分析54-58
• 4.2.1 假日期间系统运行测试分析54-56
• 4.2.2 典型天气系统运行测试分析56-58
• 4.3 综合分析系统运行实测结果58-61
• 4.3.1 系统季节性运行结果分析59-60
• 4.3.2 系统外购热水分析60-61
• 4.4 实测结果与模拟数据对比分析61-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第5章 热水系统能耗经济性对比分析63-70
• 5.1 带辅助热源的太阳能热水系统能耗经济分析63-65
• 5.2 传统热源热水系统能耗经济分析65-68
• 5.2.1 外购热水能耗经济分析65-66
• 5.2.2 电加热水系统能耗经济分析66-67
• 5.2.3 燃气锅炉热水系统能耗经济分析67-68
• 5.3 计算结果对比分析68-69
• 5.4 本章小结69-70
• 结论70-74
• 参考文献74-78
• 攻读学位期间发表的学术论文78-79
• 致谢79

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