【摘要】：截止2016年年末,新疆地區(qū)仍有1239萬人居住在鄉(xiāng)村,建筑形式主要為面積不超過300m~2且層數(shù)不超過3層的獨(dú)立而分散的小住宅形式。小住宅通常無集中供暖,采取戶用燃煤鍋爐“土暖氣”供暖,這種供暖方式不僅燃煤效率低下,而且室內(nèi)熱舒適度差,還會(huì)對住區(qū)環(huán)境造成污染。新疆地區(qū)太陽輻射資源豐富,目前對于太陽輻射與建筑結(jié)合的研究主要為被動(dòng)太陽房及主動(dòng)式太陽能供熱水方面。本文主要研究主被動(dòng)結(jié)合式太陽能采暖系統(tǒng),高效利用太陽輻射能,應(yīng)用于小住宅建筑,緩解采暖期對燃煤的依賴程度,為新疆地區(qū)大力開發(fā)利用太陽能資源提供一定的實(shí)踐參考�；谝陨戏治�,本文主要進(jìn)行了如下工作:(1)選取一幢普通小住宅作為本課題的研究對象,采用DEST-H建模,計(jì)算出該小住宅冬季采暖熱負(fù)荷的基礎(chǔ)數(shù)據(jù);(2)將選取的小住宅進(jìn)行被動(dòng)式太陽房設(shè)計(jì)改造:增設(shè)外圍護(hù)保溫體系,安裝被動(dòng)式太陽能集熱墻系統(tǒng)。根據(jù)集熱墻空氣間層內(nèi)部的傳熱分析,結(jié)合空氣間層循環(huán)得熱量數(shù)學(xué)模型,采用正交實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行被動(dòng)式太陽能集熱墻設(shè)計(jì);(3)在被動(dòng)太陽房基礎(chǔ)上,增設(shè)真空管型太陽能集熱器及空氣源熱泵供暖系統(tǒng),完成主被動(dòng)結(jié)合式太陽能采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。選取低溫地板輻射供暖為供暖末端,供暖系統(tǒng)通過室溫控制模式進(jìn)行運(yùn)行控制。(4)對改造完成的小住宅—主被動(dòng)結(jié)合式太陽房進(jìn)行試驗(yàn)測試;(5)分析主被動(dòng)結(jié)合式太陽房的節(jié)能減排效果。通過本項(xiàng)目研究工作的開展,本課題結(jié)論如下:(1)DEST-H建模計(jì)算普通小住宅累計(jì)全年熱負(fù)荷為15008.88KW·h,熱負(fù)荷指標(biāo)值為37.65W/m~2;(2)理論分析結(jié)合正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)集熱墻系統(tǒng):通風(fēng)孔直徑150mm,空氣間層厚度100mm,上、下通風(fēng)孔間距2.4m;(3)編程計(jì)算石河子地區(qū)采暖期太陽能集熱器安裝傾斜角最佳為47.6°,ECOTECT模擬可知對應(yīng)的采暖期日均輻射值為2755.7 Wh/m~2。TRNSYS模擬結(jié)合太陽能保證率、經(jīng)濟(jì)性分析,太陽能集熱器面積取為24m~2。通過PHOENICS模擬軟件建模分析,地板輻射供暖較暖氣片供暖,室內(nèi)空氣溫度自下而上分布更加均勻,供暖末端選取為地板輻射供暖;采用室溫控制模式對采暖系統(tǒng)進(jìn)行控制;(4)測試結(jié)果表明,采暖初、末期晴朗天氣情況下,主被動(dòng)結(jié)合式太陽房依靠太陽能集熱器系統(tǒng)及集熱墻系統(tǒng)即可滿足供暖要求,空氣源熱泵作為輔助熱源無需開啟。采暖中期,室溫控制模式造成空氣源熱泵工作時(shí)間不固定,采暖耗電量較大,針對這一問題本文提出了時(shí)間控制模式,并根據(jù)采暖熱負(fù)荷對時(shí)間控制模式進(jìn)行了設(shè)計(jì),采用時(shí)間控制模式的主被動(dòng)結(jié)合式太陽能采暖系統(tǒng)較傳統(tǒng)的燃煤鍋爐供暖方式一天內(nèi)可節(jié)約用電量5.37 kWh,節(jié)能率為6.72%;(5)主被動(dòng)結(jié)合式太陽能采暖與傳統(tǒng)的土暖氣供暖相比,平均每天節(jié)約電能5.37 kWh,相當(dāng)于每天減少CO_2排放量為5.35 kg,整個(gè)采暖中期可減少CO_2排放量為481.5 kg。主被動(dòng)結(jié)合式太陽能采暖系統(tǒng)不僅有經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢,更具有顯著的節(jié)能減排效果,可廣泛應(yīng)用于新疆以及北方地區(qū)小住宅建筑中。
【圖文】：

熱水集熱器式主被動(dòng)結(jié)合式太陽能采暖系統(tǒng)

空氣集熱器式主被動(dòng)結(jié)合式太陽能采暖系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU832.17

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜海存;馬立;;太陽能-空氣源熱泵的直接采暖系統(tǒng)[J];南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(工科版);2015年02期

2 鐘林志;孫志新;許巧玲;嚴(yán)哲欽;;不同方位角上太陽能集熱器最佳傾角的確定[J];福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年01期

3 陳濱;;被動(dòng)式太陽房發(fā)展歷程回顧與進(jìn)展[J];建設(shè)科技;2012年21期

4 朱冬生;徐婷;蔣翔;黃銀盛;漆小玲;;太陽能集熱器研究進(jìn)展[J];電源技術(shù);2012年10期

5 曹體祥;;散熱器與低溫地板輻射聯(lián)網(wǎng)供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];應(yīng)用能源技術(shù);2011年05期

6 王倩微;陳紅兵;郝有志;;太陽能采暖系統(tǒng)在云南部分地區(qū)的應(yīng)用探討[J];建筑節(jié)能;2011年03期

7 胡冗冗;李萬鵬;何文芳;劉加平;;秦嶺山區(qū)民居冬季室內(nèi)熱環(huán)境測試[J];太陽能學(xué)報(bào);2011年02期

8 莊宇;張秀麗;;國外太陽能建筑發(fā)展現(xiàn)狀[J];黑龍江科技信息;2011年06期

9 高新宇;范伯元;張紅光;;太陽能采暖系統(tǒng)在新農(nóng)村建設(shè)中的應(yīng)用研究[J];太陽能學(xué)報(bào);2009年12期

10 孫娟娟;劉學(xué)來;李永安;薛紅香;張紅瑞;;基于熵增原理的供暖方式舒適性節(jié)能性分析[J];山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào);2009年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 郭超;多功能太陽能光伏光熱集熱器的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

2 莊春龍;青藏高原北部地區(qū)相變輕質(zhì)哨所太陽能采暖研究[D];重慶大學(xué);2011年

3 李娟;新疆維吾爾自治區(qū)收入差距問題研究[D];中央民族大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 熊珂;重慶地區(qū)場鎮(zhèn)型傳統(tǒng)民居室內(nèi)熱環(huán)境優(yōu)化適宜技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2017年

2 李霞;太陽能跨季節(jié)儲(chǔ)存地下水箱蓄熱特性的模擬研究[D];重慶大學(xué);2017年

3 王玉枝;長沙某公共建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗模擬分析及節(jié)能優(yōu)化[D];湖南大學(xué);2017年

4 黃鶯;夏熱冬冷地區(qū)綠色生態(tài)村鎮(zhèn)能源資源潛力分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

5 于濤;主被動(dòng)結(jié)合式太陽能采暖系統(tǒng)的綜合性能研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2015年

6 范琳琳;基于內(nèi)生增長模型的能源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

7 高源;太陽能—地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2014年

8 王世棟;西北鄉(xiāng)村居民冬季行為模式與室內(nèi)熱環(huán)境關(guān)系研究[D];西安建筑科技大學(xué);2014年

9 江雯;多孔太陽墻采暖房的性能測試與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2012年

10 崔明珠;東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅太陽能采暖與熱水供應(yīng)技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

，

本文編號：2646205