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深圳市高层住宅太阳能热水应用的研究

彭三兵  
【摘要】: 随着能源紧缺对我国国民经济发展带来的严重威胁,社会各界已开始普遍重视对新能源和可再生能源的开发应用。其中太阳能热水系统堪称技术最为成熟、经济最具竞争力、应用最为广泛、产业化发展最为迅速的太阳能光热利用技术。深圳市经济水平较高,人口密集,对生活热水的需求大;同时地处夏热冬暖地区,太阳辐射资源相对丰富;然而由于高层住宅居多,太阳能热利用难以在深圳推广,因此深圳地区高层住宅太阳能热利用研究具有现实意义。 本文对于深圳地区高层住宅一体化太阳能热水系统,通过总结深圳地区太阳辐射及高层住宅的特征来具体探讨确定集热器类型、安装位置、系统形式及一体化方式,为深圳市高层住宅太阳能热水系统的一体化设计提供借鉴。 本文结合正交试验方法对不同集热器倾角、方位角及水箱容积与集热器面积配比VAR等主要影响因素进行了模拟计算,总结出了相关主要影响因素对系统单位集热面积年得热量、年平均效率及年平均日温升的影响程度。 本文还利用TRNSYS系统仿真软件搭建出了强制循环直接与间接循环系统模型,模拟了深圳地区太阳能热水应用的平均水平;通过软件模拟,确定了深圳地区各典型方位不同水箱容积与集热器面积配比VAR对系统单位集热面积年得热量、年平均集热效率、年平均日温升及水泵年运行时间的影响关系,并通过曲线拟合得出函数关系;以系统寿命周期内最大经济效益为原则,确定了各典型方位下不同价位水箱对应水箱容积与集热器面积最佳配比VAR的关系;通过最优VAR下对应的系统单位集热面积年净节能量、静态增投资回收期、动态增投资回收期及CO2减排效益的分析,确定了不同水箱价位下系统的最大节能潜力与经济性能,为深圳市高层住宅太阳能热水系统集热器安装方位的选择提供借鉴参考;同时确定了深圳地区各典型方位系统日得热量的全年分布情况,为深圳市各典型方位太阳能热水系统供需平衡设计提供借鉴。 同时结合深圳市高层住宅屋面一体化太阳能热水系统工程设计实例,通过实测得出了系统在不同气象条件下运行的实际效果,分析并确定了系统的性能特点;此外还确定了集热器对高层住宅屋面隔热性能的改善效果,与阳台、外墙式立面相比,改善效果更为显著,从而进一步证明太阳能热水系统与高层住宅屋面一体化结合的优越性。


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