【摘要】：我國太陽能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展已歷經(jīng)近四十年,各種應(yīng)用技術(shù)也相對成熟。然而集中式(集中集熱、集中供熱、集中管理)太陽能熱水系統(tǒng)在深圳市高層住宅中的推廣和使用中問題連連,其系統(tǒng)的節(jié)能性遭到質(zhì)疑,因此分析集中式太陽能熱水系統(tǒng)的能耗對于其在住宅建筑中的推廣和運營起著至關(guān)重要的作用�？諝庠礋岜幂o助太陽能集中熱水系統(tǒng)是熱泵技術(shù)和可再生能源技術(shù)的結(jié)合,系統(tǒng)充分利用了可再生能源和低品位的空氣熱能,理論上具有很大的節(jié)能潛力與優(yōu)勢。本文主要是對有24小時用水需求的深圳高層住宅建筑的空氣源熱泵輔助太陽能集中熱水系統(tǒng)在實際應(yīng)用過程中的能耗和成本問題進(jìn)行分析,從而對其推廣和應(yīng)用給出合理的優(yōu)化建議。本文首先對空氣源熱泵輔助太陽能集中熱水系統(tǒng)的運行原理、運行模式以及系統(tǒng)控制方法進(jìn)行了總結(jié)概括,然后分別對太陽能集熱系統(tǒng)的太陽輻射量、平板集熱器的集熱效率和集熱量,空氣源熱泵輔助加熱系統(tǒng)的制冷劑熱力循環(huán)、壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流閥,集中儲熱供熱系統(tǒng)的管網(wǎng)熱損失、水箱熱損失、水泵和風(fēng)機(jī)功率等設(shè)備及參數(shù)建立了數(shù)學(xué)計算方法。根據(jù)建立的系統(tǒng)數(shù)學(xué)計算方法,從理論上分析了并確定了:系統(tǒng)集熱量和集熱效率的主要影響因素—輻射量、環(huán)境溫度、集熱系統(tǒng)的平均溫度,水箱和管網(wǎng)熱損失的主要影響因素—環(huán)境溫度、保溫材料保溫性能、保溫材料厚度,空氣源熱泵的制熱量、制熱效率和運行時間的主要影響因素—系統(tǒng)的熱負(fù)荷、集熱系統(tǒng)集熱量,最終確定了系統(tǒng)能耗的理論計算公式和影響因素。在以上理論分析的基礎(chǔ)上,本文選取了深圳市的兩個安裝了空氣源熱泵輔助太陽能熱水系統(tǒng)的小區(qū),對系統(tǒng)的運行能耗和成本進(jìn)行實例分析。首先對兩個項目太陽能熱水系統(tǒng)的熱水開通戶數(shù)、用水量和耗電量進(jìn)行了為期一年以上的逐月的數(shù)據(jù)采集,得到了深圳地區(qū)人均熱水用量和單位熱水耗電量在一年內(nèi)變化的數(shù)學(xué)擬合公式;重新定義了深圳的夏季、冬季和過渡季,通過對比系統(tǒng)的理論能耗與實際能耗,分析其產(chǎn)生差別的原因,并計算了兩個項目的運營成本。其次在七月份對項目1進(jìn)行了集熱性能測試,記錄了環(huán)境溫度、大氣輻照度、集熱系統(tǒng)進(jìn)出口溫度以及集熱循環(huán)流量等參數(shù)隨時間的變化規(guī)律,在此基礎(chǔ)上分析了在夏季太陽能輻射量變化的擬合公式、系統(tǒng)集熱量與集熱系統(tǒng)進(jìn)出口溫度的關(guān)系、系統(tǒng)瞬時集熱效率和系統(tǒng)集熱效率的關(guān)系;對項目2的集熱水箱水溫變化和供熱水箱的保溫性能進(jìn)行了測試,驗證了水箱溫度和集熱量之間的延遲關(guān)系,計算得到項目2水箱的熱損失系數(shù)。最后對兩個項目的全年太陽能保證率、全年常規(guī)能源替代量和環(huán)境效益進(jìn)行了工程評價。研究結(jié)果表明,在深圳市高層住宅中應(yīng)用全集中式的太陽能熱水系統(tǒng)來保證24小時供水的系統(tǒng)形式是不合理的,空氣源熱泵輔助太陽能集中熱水系統(tǒng)和其他常規(guī)能源相比其節(jié)能形勢明顯且其能耗和成本隨季節(jié)變化明顯,但考慮到統(tǒng)一管理帶來的人工費、管理費、設(shè)備維修費等附加費用就造成了系統(tǒng)節(jié)能而不節(jié)財。
[Abstract]:The application and development of solar water heating system in China has been developed for nearly forty years, and all kinds of application technology are relatively mature. However, the centralized (centralized heat, centralized heat supply, centralized management) solar hot water system in the promotion and use of the high-rise residential buildings in Shenzhen City, the energy conservation of its system has been questioned, therefore the analysis of centralized solar energy The energy consumption of the hot water system plays a vital role in the promotion and operation of the residential building. The air source heat pump assisted solar centralized hot water system is a combination of heat pump technology and renewable energy technology. The system makes full use of renewable energy and low grade air thermal energy. It has great energy saving potential and advantages in theory. This paper mainly analyzes the energy consumption and cost of the air source heat pump assisted solar centralized hot water system in Shenzhen high-rise residential buildings with 24 hours water demand, and gives reasonable optimization suggestions for its popularization and application. First, the air source heat pump assisted solar centralized hot water system is used in this paper. The operation principle, operation mode and system control method of the system are summarized and summarized. Then, the solar radiation of the solar collector system, the heat collecting efficiency and the heat collection of the plate collector, the refrigerant thermodynamic cycle of the air source heat pump auxiliary heating system, the compressor, the condenser, the evaporator and the throttle valve, are concentrated in the heat storage and heating system. The mathematical calculation method is established for the heat loss of the pipe network, the heat loss of the water tank, the pump and the power of the fan. According to the system mathematical calculation method established, the main influencing factors of the system heat collection and heat collecting efficiency are analyzed and determined, such as the radiation amount, the ambient temperature, the average temperature of the heat collecting system, the heat of the water tank and the pipe network. The main influencing factors of the loss - the environmental temperature, the insulation property of the insulation material, the thickness of the thermal insulation material, the heat of the air source heat pump, the main influence factors of the heating efficiency and the running time - the heat load of the system, the heat collection of the system, finally determine the theoretical calculation formula and the influence factors of the energy consumption of the system. On the basis of this, this paper selects two districts in Shenzhen which installed the air source heat pump to assist the solar hot water heating system, and analyses the energy consumption and cost of the system. First of all, the monthly data collection of the water consumption and power consumption of the two solar hot water hot water systems is obtained, and the monthly data collection is obtained for more than one year. The mathematical fitting formula of the water consumption per capita in Shenzhen and the energy consumption per unit of the unit in one year, and redefining the summer, winter and transition seasons in Shenzhen. By comparing the theoretical and actual energy consumption of the system, the reasons for the difference are analyzed and the operating costs of the two items are calculated. Secondly, the project 1 is carried out in July. The temperature of the environment, the atmospheric irradiance, the temperature of the import and export of the collector system and the flow rate of the collector circulation are recorded. On this basis, the fitting formula of the variation of solar radiation in summer is analyzed, the relationship between the system heat and the inlet and outlet temperature of the collection heat system and the instantaneous heat efficiency of the system are also analyzed. The relationship between the heat efficiency of the system and the thermal efficiency of the heat water tank in 2 is tested. The delay relationship between the temperature of the water tank and the heat collection is verified. The heat loss coefficient of the 2 water tank is calculated. The annual solar energy guarantee rate for the two projects, the annual energy replacement and the environment are also calculated. The results show that the application of the complete Chinese solar water heating system to ensure the 24 hour water supply system in the high-rise residential buildings in Shenzhen is unreasonable. The energy consumption and cost of the air source heat pump assisted solar centralized hot water system are obvious compared with other conventional energy sources and their energy consumption and cost vary with the season. It is obvious, but considering the cost of labor, management fees and equipment maintenance cost brought by unified management, the system will save energy but not money.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU822;TU18

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本文編號：2150952