本文選題：太陽(yáng)能建筑一體化 + 采暖�。� 參考：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：太陽(yáng)能建筑可以有效的降低常規(guī)能源的消耗,目前世界各國(guó),特別是發(fā)達(dá)國(guó)家都對(duì)太陽(yáng)能建筑的技術(shù)開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用給予了極大的關(guān)注。我國(guó)在太陽(yáng)能技術(shù)與建筑結(jié)合領(lǐng)域中,太陽(yáng)能熱水應(yīng)用廣泛,但對(duì)于太陽(yáng)能采暖和制冷空調(diào)的應(yīng)用還處在研究示范階段。并且關(guān)于太陽(yáng)能建筑仍然沒(méi)有達(dá)成相對(duì)一致的共識(shí),沒(méi)有形成全面利用能源的理念,建筑的美學(xué)和太陽(yáng)能功能之間仍然存在沖突。為進(jìn)一步研究并推廣太陽(yáng)能技術(shù)與建筑一體化,探索太陽(yáng)能技術(shù)與建筑的最優(yōu)化的結(jié)合形式,提高太陽(yáng)能系統(tǒng)在建筑上的性能表現(xiàn),同時(shí)發(fā)揮示范作用,本文介紹了在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)校園建造的一棟太陽(yáng)能示范建筑,作為太陽(yáng)能技術(shù)與建筑一體化研究的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。示范建筑整合了太陽(yáng)能光熱技術(shù)建筑一體化、太陽(yáng)能光伏建筑一體化以及太陽(yáng)能光伏光熱技術(shù)建筑一體化等設(shè)計(jì)理念,共采用了太陽(yáng)能主、被動(dòng)采暖系統(tǒng),太陽(yáng)能光伏光熱綜合利用系統(tǒng)、太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)和太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)等多種太陽(yáng)能新技術(shù)為建筑提供采暖、制冷空調(diào)、生活熱水以及發(fā)電等建筑能耗所需能源。本文對(duì)建造太陽(yáng)能示范建筑的設(shè)計(jì)理念和系統(tǒng)運(yùn)行策略進(jìn)行了詳細(xì)介紹,并對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)應(yīng)用于示范建筑的性能表現(xiàn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究以及系統(tǒng)模擬預(yù)測(cè)。主要內(nèi)容包括如下： 1.為解決示范建筑南北房間溫差較大的問(wèn)題,同時(shí)改善建筑室內(nèi)采暖熱舒適性,提出太陽(yáng)能被動(dòng)采暖系統(tǒng)對(duì)南向房間供暖,使用主動(dòng)采暖系統(tǒng)對(duì)北向房間供暖的供暖策略,對(duì)太陽(yáng)能主、被動(dòng)雙效集熱器陣列構(gòu)成的太陽(yáng)能主、被動(dòng)采暖系統(tǒng)不同供暖策略進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示太陽(yáng)能主動(dòng)式雙效集熱器陣列構(gòu)成的主動(dòng)采暖系統(tǒng)為建筑采暖的加熱功率可以達(dá)到16.0kW,集熱效率在50%以上,電性能COP為21.6。使用優(yōu)化供暖策略,無(wú)論根據(jù)PMV計(jì)算還是在垂直空氣溫度分層對(duì)熱舒適性影響方面,房間熱舒適性均在ASHRAE-Standard-55規(guī)定的接受范圍內(nèi)。本文還對(duì)太陽(yáng)能主、被動(dòng)雙效集熱器集熱水性能獨(dú)立運(yùn)行和聯(lián)合運(yùn)行進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,研究集熱器陣列在不同集熱面積,不同流量的條件下,對(duì)系統(tǒng)熱效率的影響。 2.利用TRNSYS模擬平臺(tái),構(gòu)建太陽(yáng)能主、被動(dòng)采暖系統(tǒng)模型,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)與系統(tǒng)模型進(jìn)行驗(yàn)證,證明了系統(tǒng)模型的可行性與準(zhǔn)確性。通過(guò)系統(tǒng)模型,預(yù)測(cè)太陽(yáng)能主、被動(dòng)采暖系統(tǒng)對(duì)示范建筑在合肥地區(qū)冬季采暖的太陽(yáng)能保證率,預(yù)測(cè)結(jié)果為39.5%。通過(guò)模擬研究了太陽(yáng)能主、被動(dòng)采暖系統(tǒng)對(duì)示范建筑冬季采暖在不同地域環(huán)境、不同氣象條件下的太陽(yáng)能保證率,結(jié)果顯示拉薩地區(qū),由于豐富的太陽(yáng)輻射資源,太陽(yáng)能保證率達(dá)到76.0%。通過(guò)比較得到,環(huán)境溫度和太陽(yáng)輻照強(qiáng)度是太陽(yáng)能主、被動(dòng)采暖系統(tǒng)對(duì)示范建筑冬季采暖的太陽(yáng)能保證率的主要影響因素。 3.為更好的配合太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng),提高制冷機(jī)運(yùn)行性能,以及改善熱舒適性,在太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)中,設(shè)計(jì)了采用毛細(xì)管輻射制冷末端與太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)結(jié)合的系統(tǒng)方案。設(shè)計(jì)了溫濕度獨(dú)立處理的供冷策略,提出冷凍水實(shí)現(xiàn)梯級(jí)利用的運(yùn)行策略,通過(guò)比例調(diào)節(jié)閥控制混合水溫度作為室內(nèi)毛細(xì)管席進(jìn)水溫度,可以有效防止室內(nèi)毛細(xì)管席結(jié)露問(wèn)題出現(xiàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究獲得,在非額定工況運(yùn)行下(熱水進(jìn)口溫度80.0℃)太陽(yáng)能吸收制冷系統(tǒng)制冷量達(dá)到16.5kW,平均COP為0.6,電性能COP為2.7。通過(guò)房間熱舒適性研究獲得,南北房間熱舒適度和房間內(nèi)空氣溫度分層對(duì)熱舒適性的影響也在可接受范圍內(nèi)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)所獲得太陽(yáng)能制冷性能參數(shù),借助TRNSYS模擬平臺(tái),建立太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)模型,通過(guò)模擬預(yù)測(cè)獲得太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)對(duì)示范建筑在合肥夏季空調(diào)負(fù)荷的太陽(yáng)能貢獻(xiàn)率可以達(dá)到50.1%。 4.對(duì)示范建筑太陽(yáng)能光伏光熱綜合利用系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果獲得光伏特朗勃墻光伏發(fā)電平均效率在12.6%,光伏熱水模塊系統(tǒng)發(fā)電平均效率在10.0%左右,系統(tǒng)集熱水特征熱效率為25.0%,系統(tǒng)熱損系數(shù)為0.08MJ/m2。通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)性能參數(shù),借助TRNSYS模擬平臺(tái),建立了系統(tǒng)模型,預(yù)測(cè)了示范建筑光伏系統(tǒng)全年運(yùn)行的發(fā)電性能可以達(dá)到3885.0KWh。
[Abstract]:Solar energy is widely used in the fields of solar energy technology and building integration , and there is still a conflict between solar energy technology and building .

1 . In order to solve the problem of large temperature difference between north and south of the model building , and to improve the indoor heating comfort of the building , the heating power of the solar passive heating system is compared . The experimental results show that the active heating system of the solar active double - effect heat collector can reach 16.0kW , the thermal efficiency is above 50 % , and the electric performance COP is 21 . 6 . The experimental results show that the thermal comfort of the solar energy main and passive double - effect heat collector array is up to 16.0kW .

2 . Using the TRNSYS simulation platform , the solar energy main and passive heating system model is constructed , and the feasibility and accuracy of the system model are verified by experiments . The solar assurance ratio of the solar energy main and passive heating system to the winter heating in Hefei region is predicted by the system model .

3 . In order to better match the solar absorption refrigeration system , improve the operating performance of the refrigerator and improve the thermal comfort . In the solar absorption refrigeration system , the system scheme is designed . The cooling capacity of the solar absorption refrigeration system is 16.5kW , the average COP is 0.6 and the electrical performance COP is 2.7 .

4 . The experimental research is carried out on the comprehensive utilization system of solar PV solar photovoltaic system . The experimental results show that the average efficiency of photovoltaic power generation is 12.6 % , the average efficiency of the photovoltaic hot water module system is about 10.0 % , the thermal efficiency of the system is 25.0 % , the heat loss coefficient of the system is 0.08 MJ / m2 , and the system model is established by the TRNSYS simulation platform . The power generation performance of the model building PV system in the whole year is predicted to be 385.0KWh .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU18

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1826603