太阳能—空气—污水多能互补系统在低能耗居住建筑改造中的适用性分析
发布时间：2021-08-02 07:15
随着城镇化发展,我国建筑已完成节能三步走目标,低能耗居住建筑改造将成为未来节能改造的重要方向。本课题提出一种太阳能-空气-污水多能互补系统,从系统性能与能耗分析、控制策略、系统的气候分区适用性及经济性分析等方面全面讨论该系统在既有居住建筑低能耗改造中的适用性。首先,本课题对多能互补系统各部分进行选型设计,对一典型城镇居住建筑,根据设计标准确定了供热及生活热水负荷,进而设计了太阳能集热系统、空气源热泵系统和污水废热回收及污水源热泵系统。利用能耗仿真平台TRNSYS建立系统模型,并利用实验数据验证仿真系统模型可靠性。其次,利用系统仿真模型,分析主要运行参数与设备参数对各个分系统及总系统运行性能的影响,确定各个分系统的能量比例来源,并给出多能互补系统各个分系统设计建议。结果表明,太阳能集热器宜优选流量范围下限。在保证太阳能集热器出口温度满足要求的前提下,进一步降低太阳能系统流量能够有效提高太阳能集热量、集热效率,并延长太阳能系统开启时间。对于空气源系统,在满足储热水箱热水温度及热水保证率的前提下,可以适当减小空气源热泵系统制热量选型,充分利用水箱的储热性能。对于污水源热泵,需要综合考虑分层水...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
洗浴废水热
者在此基础上又对水平换热器进行了改进，McNabola等人[40]在水平排水管内布置一根细冷水管逆向换热。该系统在运行过程中能够有25%左右的换热效率。目前这种水平废水热回收换热器设备[41]在爱尔兰政策激励下，初投资仍在5000元以上，结合它的回收能效，投资回收期仍然需要10年以上。美国和加拿大也正致力于降低其初投资以更好运用于市常Y.X.Guo等[42]提出一种水平式废水换热器，换热效率可达到50%，是目前研究中水平式换热效率最高的设备之一，但是这种设备的回收成本并没有具体数据。(a)垂直换热(b)水平换热(c)水箱换热图1-3洗浴废水热回收换热形式[35]如图1-3(c)所示，带蓄热水箱的废水换热器有利于包括热水废水在内的不同来源热量的集成热回收，也打破了间接连接换热器垂直安装和水平安装下，废热随换随用的现象。这种形式带来的问题也较为显著：水箱占地面积大，用于家用可能不被接受，因此可以考虑与热水器的蓄热水箱相结合的模式。目前废热回收换热器的性能研究通常是从设备本身出发，从换热效率和回收期角度研究其节能效益。S.Kordana等[43]对比了常规洗浴混水模式、带有废水热回收的洗浴混水模式、带有喷头控制器的洗浴混水模式、带有废水热回收和喷头控制器的洗浴混水模式四种系统的经济性。杨先亮[44]指出一种节能地漏，经模拟与实验验证，当冬季北京某户废水温度稳定在34°C左右，传热系数在KW/m25002以上。这种废热回收的换热器表面结垢现象将会是影响其传热效果的重要因素，因此除垢和更换设备将会增加设备的维护成本。在其长期运行经济性方面，还有待研究。废水间连换热技术虽然系统形式简单，但是存在换热效率低、初投资高、投资回收期时间长等问题。因此近年来，利用热泵技术进行污水废热回收的研
哈尔滨工业大学硕士学位论文10第2章系统软件模型建立为了推进多能互补系统研究进程，大量研究采用实验和数值模拟的方式进行系统应用性的探讨。由于实验布置地点、设备型号的限制，实验结果推广具有很大的局限性。而数值模拟由于其高效性备受学者青睐，大量研究通过仿真平台环境开发了动态仿真模型。为使模型更好推广，本章通过瞬态过程模拟软件建立系统模型，根据实验实测数据验证实验结果。2.1仿真系统设计本文的多能互补模型以太阳能、空气源、污水源为能量来源，系统图如图2-1所示。能源子系统从核心部件嵌套储热水箱上部进入外缓冲储热水箱（如图2-1①②③实线），从水箱下部闭式循环回流到系统中（如图2-1①②③虚线）。外水箱的蓄热量一方面用于为房间供暖提供热源，另一方面传热给内部生活用水的小水箱。生活热水给水管从大水箱底部进入（如图2-1中的④实线），经盘旋上升的螺旋管与外水箱水间接换热，预热后再进入内部储热水箱，生活热水可供给洗浴和其他生活热水设施。图2-1多能互补系统系统示意图这一种多能互补模型兼具“多功能”、“多优势”的特点。首先，内外嵌套水箱可以满足生活用水和供暖热水水质的不同要求。对于生活热水，缓冲储热水箱的储热量可以用于市政上水预热，底部螺旋盘管充分
【参考文献】：
期刊论文
[1]天津既有居住建筑住户自主节能改造调研与优化建议[J]. 杜娅薇,张大昕,叶青. 建筑节能. 2019(10)
[2]日本既有居住建筑节能改造标准及推行政策分析[J]. 苏媛,刘冲,蒲萌萌. 建筑与文化. 2019(09)
[3]北方独立民居太阳能-空气源热泵耦合供热系统瞬态模拟与优化研究[J]. 郭琪,郭健翔,赵向明. 青岛理工大学学报. 2019(03)
[4]发展绿色产业链 《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》发布[J]. 阮小林. 中国建筑金属结构. 2017(05)
[5]家用洗浴废热回收装置的设计研究[J]. 杨先亮,王松岭,戎瑞. 建筑科学. 2014(10)
[6]家用淋浴污水源热泵热水器系统实验[J]. 雷博,董建锴,沈德安,姜益强. 暖通空调. 2014(04)
[7]北京某住宅小区应用污水源热泵系统的技术及经济性分析[J]. 林彦川. 洁净与空调技术. 2013(04)
[8]太阳能空气源热泵集成热水系统[J]. 陈仕泉,黄夏东,谢竹雯,赵士怀. 暖通空调. 2011(08)
[9]废水热源热泵热水系统的探讨与性能分析[J]. 桂秋静,吴兆林,金宁. 暖通空调. 2006(07)
[10]以废热水为热源的浴室热泵热水器[J]. 寇广孝,王汉青,王贤林,李显利. 暖通空调. 2004(06)
博士论文
[1]超低能耗建筑节能潜力及技术路径研究[D]. 张时聪.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]污水源热泵复合太阳能供浴室热水系统运行性能模拟分析[D]. 聂茜.北京建筑大学 2019
[2]华北地区老旧小区绿色改造策略研究[D]. 闫晓靓.河北工程大学 2018
[3]夏热冬冷地区实现近零能耗住宅的太阳能热泵系统的研究[D]. 李至远.浙江大学 2018
[4]南方地区居住建筑分体空调室外机位的设计研究[D]. 冯靖文.华南理工大学 2017
[5]太阳能热水系统使用模式与优化运行的研究[D]. 郭嘉羽.北京建筑大学 2017
[6]太阳能热水系统在住宅建筑中的应用研究[D]. 程明航.河北科技大学 2017
[7]太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统的性能研究[D]. 黎珍.太原理工大学 2017
[8]重庆地区壁挂平板式太阳能热水系统住宅建筑一体化应用研究[D]. 刘垚.重庆大学 2016
[9]深圳市高层住宅空气源热泵辅助太阳能集中热水系统运行能耗和成本分析[D]. 张欣.重庆大学 2016
[10]哈尔滨住宅建筑节能评价研究[D]. 袁薇.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3317141
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
洗浴废水热
者在此基础上又对水平换热器进行了改进，McNabola等人[40]在水平排水管内布置一根细冷水管逆向换热。该系统在运行过程中能够有25%左右的换热效率。目前这种水平废水热回收换热器设备[41]在爱尔兰政策激励下，初投资仍在5000元以上，结合它的回收能效，投资回收期仍然需要10年以上。美国和加拿大也正致力于降低其初投资以更好运用于市常Y.X.Guo等[42]提出一种水平式废水换热器，换热效率可达到50%，是目前研究中水平式换热效率最高的设备之一，但是这种设备的回收成本并没有具体数据。(a)垂直换热(b)水平换热(c)水箱换热图1-3洗浴废水热回收换热形式[35]如图1-3(c)所示，带蓄热水箱的废水换热器有利于包括热水废水在内的不同来源热量的集成热回收，也打破了间接连接换热器垂直安装和水平安装下，废热随换随用的现象。这种形式带来的问题也较为显著：水箱占地面积大，用于家用可能不被接受，因此可以考虑与热水器的蓄热水箱相结合的模式。目前废热回收换热器的性能研究通常是从设备本身出发，从换热效率和回收期角度研究其节能效益。S.Kordana等[43]对比了常规洗浴混水模式、带有废水热回收的洗浴混水模式、带有喷头控制器的洗浴混水模式、带有废水热回收和喷头控制器的洗浴混水模式四种系统的经济性。杨先亮[44]指出一种节能地漏，经模拟与实验验证，当冬季北京某户废水温度稳定在34°C左右，传热系数在KW/m25002以上。这种废热回收的换热器表面结垢现象将会是影响其传热效果的重要因素，因此除垢和更换设备将会增加设备的维护成本。在其长期运行经济性方面，还有待研究。废水间连换热技术虽然系统形式简单，但是存在换热效率低、初投资高、投资回收期时间长等问题。因此近年来，利用热泵技术进行污水废热回收的研
哈尔滨工业大学硕士学位论文10第2章系统软件模型建立为了推进多能互补系统研究进程，大量研究采用实验和数值模拟的方式进行系统应用性的探讨。由于实验布置地点、设备型号的限制，实验结果推广具有很大的局限性。而数值模拟由于其高效性备受学者青睐，大量研究通过仿真平台环境开发了动态仿真模型。为使模型更好推广，本章通过瞬态过程模拟软件建立系统模型，根据实验实测数据验证实验结果。2.1仿真系统设计本文的多能互补模型以太阳能、空气源、污水源为能量来源，系统图如图2-1所示。能源子系统从核心部件嵌套储热水箱上部进入外缓冲储热水箱（如图2-1①②③实线），从水箱下部闭式循环回流到系统中（如图2-1①②③虚线）。外水箱的蓄热量一方面用于为房间供暖提供热源，另一方面传热给内部生活用水的小水箱。生活热水给水管从大水箱底部进入（如图2-1中的④实线），经盘旋上升的螺旋管与外水箱水间接换热，预热后再进入内部储热水箱，生活热水可供给洗浴和其他生活热水设施。图2-1多能互补系统系统示意图这一种多能互补模型兼具“多功能”、“多优势”的特点。首先，内外嵌套水箱可以满足生活用水和供暖热水水质的不同要求。对于生活热水，缓冲储热水箱的储热量可以用于市政上水预热，底部螺旋盘管充分
【参考文献】：
期刊论文
[1]天津既有居住建筑住户自主节能改造调研与优化建议[J]. 杜娅薇,张大昕,叶青. 建筑节能. 2019(10)
[2]日本既有居住建筑节能改造标准及推行政策分析[J]. 苏媛,刘冲,蒲萌萌. 建筑与文化. 2019(09)
[3]北方独立民居太阳能-空气源热泵耦合供热系统瞬态模拟与优化研究[J]. 郭琪,郭健翔,赵向明. 青岛理工大学学报. 2019(03)
[4]发展绿色产业链 《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》发布[J]. 阮小林. 中国建筑金属结构. 2017(05)
[5]家用洗浴废热回收装置的设计研究[J]. 杨先亮,王松岭,戎瑞. 建筑科学. 2014(10)
[6]家用淋浴污水源热泵热水器系统实验[J]. 雷博,董建锴,沈德安,姜益强. 暖通空调. 2014(04)
[7]北京某住宅小区应用污水源热泵系统的技术及经济性分析[J]. 林彦川. 洁净与空调技术. 2013(04)
[8]太阳能空气源热泵集成热水系统[J]. 陈仕泉,黄夏东,谢竹雯,赵士怀. 暖通空调. 2011(08)
[9]废水热源热泵热水系统的探讨与性能分析[J]. 桂秋静,吴兆林,金宁. 暖通空调. 2006(07)
[10]以废热水为热源的浴室热泵热水器[J]. 寇广孝,王汉青,王贤林,李显利. 暖通空调. 2004(06)
博士论文
[1]超低能耗建筑节能潜力及技术路径研究[D]. 张时聪.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]污水源热泵复合太阳能供浴室热水系统运行性能模拟分析[D]. 聂茜.北京建筑大学 2019
[2]华北地区老旧小区绿色改造策略研究[D]. 闫晓靓.河北工程大学 2018
[3]夏热冬冷地区实现近零能耗住宅的太阳能热泵系统的研究[D]. 李至远.浙江大学 2018
[4]南方地区居住建筑分体空调室外机位的设计研究[D]. 冯靖文.华南理工大学 2017
[5]太阳能热水系统使用模式与优化运行的研究[D]. 郭嘉羽.北京建筑大学 2017
[6]太阳能热水系统在住宅建筑中的应用研究[D]. 程明航.河北科技大学 2017
[7]太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统的性能研究[D]. 黎珍.太原理工大学 2017
[8]重庆地区壁挂平板式太阳能热水系统住宅建筑一体化应用研究[D]. 刘垚.重庆大学 2016
[9]深圳市高层住宅空气源热泵辅助太阳能集中热水系统运行能耗和成本分析[D]. 张欣.重庆大学 2016
[10]哈尔滨住宅建筑节能评价研究[D]. 袁薇.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3317141
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