太陽能作為重要的可再生能源,其利用對(duì)于節(jié)約能源、保護(hù)自然環(huán)境、減緩氣候變化具有重大意義。我國在太陽能熱利用上具有世界領(lǐng)先地位,是最大的太陽能熱水器生產(chǎn)國和安裝國。太陽能產(chǎn)品能效評(píng)定對(duì)規(guī)范市場、引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展有著積極作用。我國通常利用戶外集熱試驗(yàn)和熱損試驗(yàn)的結(jié)果作為太陽能熱水器熱性能評(píng)價(jià)依據(jù)。由于太陽能能量密度低,且受氣候季節(jié)影響表現(xiàn)出隨機(jī)性、間歇性,因此國標(biāo)對(duì)通過戶外檢測(cè)進(jìn)行能效評(píng)定提出了高要求。受限于日輻照量H16MJ·m~(-2)、試驗(yàn)時(shí)長8h以及環(huán)境溫度、空氣流速等要求,滿足檢測(cè)規(guī)定要求的環(huán)境條件往往不充分,導(dǎo)致檢定效率低。為了提高檢測(cè)效率,保證能效評(píng)定精度,本文擬采用計(jì)算機(jī)輔助的手段,將集熱試驗(yàn)與數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)方法相結(jié)合,探討寬松檢測(cè)環(huán)境下的熱性能評(píng)價(jià)與能效檢測(cè)方法。本文的主要研究有:(1)在綜述了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和分析國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合太陽能熱水器熱性能的基礎(chǔ)理論,探討了提高能效檢測(cè)的方法,提出了日有用得熱量轉(zhuǎn)換優(yōu)化方程和熱水器溫升預(yù)測(cè)模型。為了確保優(yōu)化方程和預(yù)測(cè)模型的研究具有可信的精度,對(duì)檢測(cè)儀器進(jìn)行了不確定度分析。(2)在真空管型太陽能熱水器的理論基礎(chǔ)上,開展了熱性能數(shù)值模擬仿真,分析了環(huán)境因素對(duì)日得熱量q的影響,針對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式建立日有用得熱量q_(17)轉(zhuǎn)換優(yōu)化方程。通過實(shí)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證,該優(yōu)化方程得出的日有用得熱量q_(17)受日輻照量H的影響小,可放寬檢測(cè)環(huán)境要求,能提高能效評(píng)價(jià)精度。(3)利用集熱試驗(yàn)各個(gè)時(shí)刻的環(huán)境條件參數(shù)與溫升變化數(shù)據(jù),分別建立了基于遺傳算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GA-BP)和基于改進(jìn)深度信念網(wǎng)絡(luò)(DBN)的溫升預(yù)測(cè)模型。通過對(duì)日有用溫升?T_(17)預(yù)測(cè)獲得日有用得熱量q_(17),解決集熱試驗(yàn)受制于日輻照量H16MJ·m~(-2)的檢測(cè)條件限制。通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練與測(cè)試,對(duì)比兩種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型,改進(jìn)DBN預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性更優(yōu),更適合進(jìn)行溫升預(yù)測(cè)。在低輻照時(shí),改進(jìn)DBN日有用溫升預(yù)測(cè)仍具有較好的輸出效果,表明檢測(cè)時(shí)日太陽輻照量的要求能放寬,熱水器能效檢測(cè)效率能提高。本研究在提高太陽能產(chǎn)品能效檢測(cè)效率和檢測(cè)質(zhì)量方面的探索具有重要意義。
【學(xué)位單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK515
【部分圖文】：

19 批次產(chǎn)品不符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，不符合項(xiàng)目集中于熱性能、能源效率標(biāo)識(shí)標(biāo)效等級(jí)項(xiàng)目，不合格率達(dá) 25%!根據(jù) GB 26969 要求，能效評(píng)價(jià)需要通過戶外集熱試驗(yàn)和熱損試驗(yàn)獲得日熱量 q17和平均熱損因數(shù) Usl(e)兩個(gè)特征值。鑒于太陽能能量密度低，且受節(jié)影響表現(xiàn)出隨機(jī)性、間歇性特點(diǎn)，GB/T 19141-2011《家用太陽熱水系統(tǒng)件》對(duì)戶外集熱試驗(yàn)條件進(jìn)行了規(guī)定：日太陽輻照量不小于 16 MJ·m-2，試 8h，熱水器初始水溫為 20℃，環(huán)境空氣溫度滿足 8~39℃，空氣速率不超過 4m于各地區(qū)太陽能資源分布不勻、氣象條件變化復(fù)雜，試驗(yàn)環(huán)境條件的日太量要求相對(duì)苛刻，部分區(qū)域滿足要求的有效檢測(cè)天數(shù)不多，在一定程度上檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)效率，無法滿足巨大的市場需求。我國幅原遼闊，可分為太陽能資源豐富、較豐富、一般和資源欠缺等四，如圖 1.1 所示[5]。西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古高原等屬于太源豐富和較豐富區(qū)；經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的東部、南部、及東北地區(qū)為太陽能資用區(qū)；兩湖地區(qū)、四川盆地、秦巴山地是太陽能資源欠缺區(qū)[6]。

8 16.365 16.96 14.681 22.695 16.412 14.7899 16.542 13.294 12.950 21.285 15.046 10.11210 12.730 10.248 11.638 20.713 12.142 7.53411 9.206 8.333 11.590 17.803 10.464 6.22712 7.889 7.022 11.884 15.725 8.937 5.419對(duì)于家電產(chǎn)品而言，其能效評(píng)測(cè)中的試驗(yàn)條件穩(wěn)定可控，而太陽能熱水系統(tǒng)能效評(píng)定試驗(yàn)中，戶外的試驗(yàn)環(huán)境條件常常變化。標(biāo)準(zhǔn)給出了 8~39℃的環(huán)境溫變化范圍，在長達(dá) 8h 的戶外試驗(yàn)中，無論是日輻照量還是環(huán)境溫度，都會(huì)發(fā)生機(jī)變化。為了保證檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性，集熱試驗(yàn)需要在符合國家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的條件下行，并確保能效等級(jí)評(píng)定不受環(huán)境因素的影響而發(fā)生遷移。為了充分利用有限的“標(biāo)準(zhǔn)”檢驗(yàn)時(shí)機(jī)，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)通常采用固定式多工位檢測(cè)平，同時(shí)檢測(cè)多臺(tái)產(chǎn)品[8]。為了充分利用附近地區(qū)的“標(biāo)準(zhǔn)”試驗(yàn)環(huán)境，太陽能質(zhì)量督檢驗(yàn)（武漢）中心開發(fā)了流動(dòng)式熱水器檢測(cè)車，通過“追逐太陽”方式提高檢測(cè)備的機(jī)動(dòng)性[9]。檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)利用太陽能檢測(cè)設(shè)備開展產(chǎn)品的性能檢測(cè)，如圖 1.2 所。

得到日有用得熱量優(yōu)化方程，并對(duì)優(yōu)化方程提高能效檢測(cè)與分析。了基于 GA-BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和改進(jìn) DBN 的溫升預(yù)測(cè)模型。，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立溫升預(yù)測(cè)模型，直接計(jì)算出日有用得熱量轉(zhuǎn)換而帶來的誤差。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2858341