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《中国海洋大学》 2010年
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太阳能供暖系统的模拟研究

安丽  
【摘要】: 能源的过度开发对发展中国家的环境造成了非常严重的污染,太阳能作为一种洁净无污染的能源在发电、供热等领域都有广泛的应用。本文提出一种直接式太阳能地板辐射供暖系统的方案,此方案具有两个子系统,分别在白天和夜晚为房间供暖。通过动态模拟此供暖系统的运行,研究影响太阳能供暖系统的因素。此外,又对太阳能热泵供暖系统的方案进行模拟分析,将这两种方案进行比较,对太阳能供暖系统的研究具有指导意义。 本文的主要研究内容与结论如下: (1)对直接式供暖系统的方案进行研究,建立太阳辐照度、太阳能集热器、蓄水箱、地板辐射板的数学模型。用Visual Basic软件分别对夜晚供暖系统和白天供暖系统进行动态仿真。 模拟研究了此方案中集热器面积对太阳能供暖系统的影响。各月份的采暖负荷不同,满足各月的采暖负荷所需的集热面也会明显不同。通过对两个子系统的动态模拟得出,即使采用较大的集热面积,此直接式供暖系统的方案虽然可以满足11月份和3月份全天的供暖;但在寒冷的1月,白天供暖系统只能满足59%的热负荷,夜晚供暖系统只能满足41%的热负荷。并且地板表面的温度变化都较大。本文还模拟研究了蓄水箱体积和集热管流量对系统的影响。太阳能保证率f在蓄水量与夜晚供暖系统的面积之比L/(Ac)为40L/m2时出现最大值。太阳能保证率会随进口管流量的增加而增加,当流量为0.8kg/s时,太阳能保证率不再增加。 (2)对间接式供暖系统的方案进行研究,模拟太阳能热泵供暖系统的运行。 通过Aspen plus软件对热泵进行静态的模拟,得出蓄水箱水温越高,压缩机的功率越高。通过对间接供暖系统的动态模拟,得出集热面积为40 m2、蓄水量与集热器面积之比为100L/m3的间接式采暖系统的COP值为2.6,可以基本满足1月份的房间热负荷,太阳能保证率f为0.56,房间供热量比直接式太阳能供暖系统更加稳定。 为了夜晚供暖,直接式太阳能供暖系往往需要较大的集热体积。而在寒冷月份的夜晚仍需要有辅助热源辅助供暖。所以直接式太阳能供暖系统更加适合于主要在白天使用的建筑,如教学楼、办公楼等。间接式太阳能供热系统的供热量稳定,可以为建筑的提供全天供暖,但热泵的初期投资较高且运行时需要大量的电能。太阳能供暖系统可以将直接式方案和间接式方案相结合,直接式方案用于白天供暖和蓄热;间接式方案用于夜晚供热。由于夜晚热泵供暖,蓄水箱温度不需要太高,所以集热面积可以大大减小,投资减小。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU832

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【引证文献】
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