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太阳能低温热水地板辐射采暖系统的开发与应用研究

窦硕  
【摘要】: 太阳能作为一种取之不竭的可再生能源被誉为21世纪最重要的能源之一。利用太阳能进行供热采暖,对节约能源、减少环境污染以及改善人们的生活水平有十分重要的意义。针对我国北方农村住宅相对分散和太阳能资源比较丰富的特点,以石家庄地区为研究对象,设计了一种适合我国北方农村住宅的室内供暖系统——太阳能低温热水地板辐射采暖系统。 根据石家庄地区的地理位置、气候条件,对太阳能低温热水地板辐射采暖系统进行了理论分析和设计计算。在分析我国太阳能资源分布及利用方式的基础上,选择了合适的太阳能采暖系统;确定了适合当地的集热介质;考虑到太阳能集热器全年综合利用,以建筑物耗热量为基准计算了太阳能集热器的面积以及蓄热水箱的容积;根据房间的供暖热负荷,确定了辅助热源的功率;根据房间的布型、用途以及方位,确定了地板辐射采暖管道的布管方式、管间距;选择了合适的控制系统,使系统能自动控制、自动运行。 为了验证设计计算的正确性、系统的可行性以及可靠性,对系统进行了实地施工安装、调试和实验研究。选取有代表性的晴天、多云、阴天三种天气情况,对系统运行进行实验,测量了三种天气情况下太阳辐照量、蓄热箱内水温、室内温度及气温的变化情况。并对实验结果进行了分析。 实验结果表明晴天状况下太阳能集热器所集得的热量可在晚上连续工作2~4h,室内温度最高可达到15℃左右;停止供暖后,室内温度变化不大,基本满足室内供暖要求;在多云和阴天的情况下,太阳能集热器的集热量小,蓄热箱中的水温低,无法保证室内供暖需求,需要辅助热源进行供暖。 通过实地安装调试及实验验证表明,系统运行正常可靠,基本达到设计计算要求。太阳能低温热水地板辐射采暖系统具有良好的经济效益和环境效益,有较好的推广价值。 研究结果为石家庄地区及我国北方地区农村太阳能供暖系统的设计、施工提供了参考。


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