太阳能供热系统的优化设计研究与应用
本文选题:相变材料 + 太阳能供热系统 ; 参考:《石家庄铁道大学》2013年硕士论文
【摘要】:随着我国建筑总量的快速增长和居住环境的改善,建筑能耗迅猛增长。建筑能耗约占全国能耗总量的30%,从而加剧了能源供应紧张并带来严重的环境污染。太阳能作为一种可再生清洁能源,在建筑中推广使用太阳能供热技术对我国的可持续发展有重要意义。但是太阳能具有间断性和不稳定性,以及热能存储问题,这使得太阳能的热利用受到很大限制。利用相变材料储能密度高、蓄热或放热温度波动小的特性,将太阳能集热技术与相变蓄热技术结合,设计太阳能相变耦合供热系统,既为建筑物采暖,又为用户提供生活热水。 首先,介绍了太阳能供热系统的构成及在不同工况下的工作原理。并分别对系统的组成部分:太阳能集热器、相变蓄热装置、辅助热源、供热末端和控制系统等作了介绍。 其次,研究采用肋片强化相变蓄热装置的换热,利用FLUENT软件对蓄热单元进行数值模拟研究,重点分析了蓄热单元的管间距、肋片间距、肋片间距与1/2管间距的比值、肋片厚度、传热流体流速及温度的变化对肋片强化相变蓄热单元的蓄热性能的影响,并比较蓄热装置不同结构参数和不同传热流体参数完成蓄热过程的时间。 再次,分析如何提高太阳能供热系统的运行效果,总结了太阳能集热器的最佳倾角和最佳集热器面积的优化设计方案,并分析蓄热器蓄热容量的确定方法、影响太阳能保证率的因素及如何系统提高热能利用率。 最后,对石家庄地区一建筑进行太阳能供热系统设计,对系统经济效益和社会效益进行分析评估,并对方案进行可行性分析,为太阳能供热技术的推广和应用提供了依据。
[Abstract]:With the rapid growth of the total building quantity and the improvement of the living environment, the building energy consumption is increasing rapidly.Building energy consumption accounts for about 30% of the total energy consumption in China, which exacerbates the shortage of energy supply and brings serious environmental pollution.As a kind of renewable and clean energy, solar energy is of great significance to the sustainable development of our country.However, solar energy is intermittent and unstable, as well as thermal energy storage problem, which makes the thermal utilization of solar energy greatly limited.Based on the characteristics of high energy storage density and low temperature fluctuation of phase change materials, a solar energy phase change coupled heating system is designed by combining solar energy gathering technology with phase change heat storage technology, which can provide both building heating and domestic hot water.Firstly, the composition of solar heating system and its working principle under different working conditions are introduced.The components of the system, such as solar collector, phase change heat storage device, auxiliary heat source, heating terminal and control system, are introduced respectively.Secondly, the heat transfer of the heat storage device strengthened by the fin is studied, and the numerical simulation of the heat storage unit is carried out by using FLUENT software. The tube spacing, the fin spacing, the ratio of the fin spacing to the 1 / 2 tube spacing, the thickness of the ribs are analyzed emphatically.The effect of the flow rate and temperature of heat transfer fluid on the heat storage performance of the stiffened phase change storage unit was studied. The time of heat storage was compared between different structure parameters and different heat transfer fluid parameters of the regenerator.Thirdly, it analyzes how to improve the operation effect of solar heating system, summarizes the optimum design scheme of the optimum inclination angle and the optimum collector area of solar collector, and analyzes the method of determining the heat storage capacity of the accumulator.Factors affecting solar energy guarantee rate and how to improve thermal energy utilization rate systematically.Finally, the solar heating system is designed for a building in Shijiazhuang area, the economic and social benefits of the system are analyzed and evaluated, and the feasibility of the scheme is analyzed, which provides the basis for the popularization and application of solar heating technology.
【学位授予单位】:石家庄铁道大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TU832.17
【参考文献】
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,本文编号:1741156
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