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《太原理工大学》 2011年
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太阳能热泵地板辐射采暖系统特性与优化研究

程磊  
【摘要】:随着热泵技术的日趋成熟及应用推广,太阳能热泵技术也得到越来越多的研究和应用。本文对太阳能热泵地板辐射采暖系统进行了理论分析、试验研究及模拟计算,主要研究了以下三个方面:太阳能热泵地板辐射采暖系统设计计算程序的构建;太阳能集热系统、蓄热系统与热泵之间的匹配;太阳能热泵地板辐射采暖方式的特性。 通过建立太阳能集热器热平衡方程、集热效率模型、蓄热水箱的能量平衡方程、辅助电加热器的能耗模型、热泵机组的性能模型等,构建了太阳能热泵地板辐射采暖系统设计计算程序;以典型别墅和典型住宅为研究对象,利用已编制的计算程序,优化了不同地区的太阳能集热系统、蓄热水箱与热泵之间的匹配关系,结果表明:在不同利用温差下以不同月份的热负荷计算水箱容积的方法是不适宜的;大同地区节能50%别墅的最佳水箱容积约为94.41L/m2,太原地区节能50%住宅的最佳水箱容积约为197.73L/m2,等等。 本文提出了系统保证率的概念,通过建立系统保证率和太阳能保证率的数学模型、系统能耗模型、系统经济模型,对太阳能热泵地板辐射采暖方式与太阳能直接地板辐射采暖方式进行了对比分析,结果表明:太阳能热泵供暖系统的系统保证率比太阳能保证率高0.02~0.18;太阳能热泵供暖系统的太阳能保证率比太阳能直接供暖系统的太阳能保证率高0.02~0.07;太阳能热泵供暖系统的单位产热量的费用年值比太阳能直接供暖系统的低10%~60%,等等。 构建了太阳能热泵采暖系统的实验平台,对热泵的性能和太阳能集热器的性能进行了实验测试,并对比研究了太阳能直接供暖系统与太阳能热泵供暖系统的集热效率。 综上所述,本文为太阳能热泵地板辐射采暖系统的优化设计提供了确切方法,构建了系统设计计算程序,得出的相关结论对工程设计具有指导意义,使得太阳能热泵地板辐射采暖具有更好的经济效果和节能效果,为太阳能热泵地板辐射采暖在我国的推广和普及奠定了基础。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU832.16

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