太阳能热水系统关键设计参数研究

发布时间：2018-04-03 16:19

本文选题：太阳能热水系统　切入点：设计参数　出处：《西南交通大学》2015年硕士论文

【摘要】：能源短缺、环境污染与气候变暖已成为制约我国经济社会可持续发展的主要矛盾,以太阳能为代表的新能源的开发与利用受到越来越多的关注。目前,与太阳能热水工程设计相关的一些关键设计参数存在一定的缺陷与不足。论文结合四川省工程建设地方标准《民用建筑太阳能热水系统评价标准》的制订,吸收国内外相关的科研成果及工程实践经验,对相关的设计参数进行研究和优化。研究成果对于发挥太阳能热水系统优势、减少辅助能源消耗、提高系统经济性与可靠性具有重要的现实意义。首先,采用动态理论计算方法,建立了太阳能热水系统简化计算模型,并利用TRNSYS验证简化模型的准确性。其次,利用简化计算模型,采用单一变量原则分析集热器面积、水箱容积、集热循环泵流量对集热器最佳倾角变化规律的影响,集热器面积相对于另外两个因素对倾角的变化影响较大。在此基础上通过合理的年太阳能保证率确定集热器面积,以年辅热量最小原则确定与集热器面积匹配的最佳倾角,以太阳辐射与热水负荷季节性差异明显的三地为例进行模拟计算。结果表明,对集热与供热分时段运行的热水系统,太阳辐射与热水负荷的季节性差异是集热器面积与最佳倾角的决定性因素；当太阳辐射与热水负荷变化趋势相反,最佳倾角随集热器面积增大而增大；当太阳辐射与热水负荷变化趋势相近,最佳倾角基本不变。另外,基于TRNSYS建立了双水箱太阳能辅助燃气锅炉热水系统仿真模型,结合用水特点提出了相应的控制策略,使其能满足用户末端的用水需求。通过仿真模型,对热水系统的泵流量、锅炉功率、集热器倾角等主要设计参数进行组合优化,对设计参数变化影响系统运行工况的原因进行分析。结果表明：当集热器面积一定时,集热循环泵的最佳流量随双水箱容积增大而减小；当双水箱容积一定时,集热循环泵的最佳流量随集热器面积增大而增大；无论何种模式,负荷侧循环泵的最佳流量均保持不变；选择合适额定功率的辅热锅炉能同时满足经济性与用水可靠性；相对于双水箱容积,集热器面积对太阳能保证率的影响更大；与简化模型类似,特定地区的集热器的最佳倾角仍有随集热器面积增加而增大的趋势；确定了双水箱的最佳容积配比。最后,为了更全面、科学地选择太阳能保证率,综合考虑经济、能效、环保、安全与维护、用水可靠性等因素,建立多层次结构评价模型。采用综合集成的思想,利用基于灰色关联分析的TOPSIS排序法,以相对贴近度最小为评价标准,对太阳能保证率进行方案选优,并给出了计算实例。该模型可为实际工程的设计与评价提供新的方法和途径。
[Abstract]:Energy shortage , environmental pollution and global warming have become the main contradiction which restricts the sustainable development of China ' s economy and society , and the development and utilization of new energy resources represented by solar energy is more and more concerned .
When the solar radiation and the hot water load change , the optimum inclination angle increases with the increase of the area of the heat collector ;
In addition , based on TRNSYS , a simulation model of hot water system for solar auxiliary gas boiler with double water tank is established , and the corresponding control strategy is put forward based on TRNSYS . The main design parameters such as pump flow rate , boiler power and heat collector inclination angle of the hot water system are optimized .
when the volume of the double water tank is certain , the optimal flow rate of the heat collecting circulating pump increases with the area of the heat collector ;
regardless of the mode , the optimal flow rate of the load - side circulating pump is kept unchanged ;
the auxiliary heat boiler with proper rated power can meet the economic and water reliability at the same time ;
Compared with the volume of the double water tank , the influence of the area of the heat collector on the solar assurance ratio is greater ;
Similar to the simplified model , the optimum inclination angle of the heat collector in a specific area still has a tendency to increase with the increase of the area of the heat collector ;
The optimal volume proportion of the double water tank is determined . Finally , in order to select the solar energy guarantee rate more comprehensively and scientifically , the multi - level structure evaluation model is established with the consideration of factors such as economy , energy efficiency , environmental protection , safety and maintenance , water reliability and so on .

【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU822;TU18

【参考文献】