【摘要】：由于全球能源消耗量的不斷增長,建筑耗能已成為我國能源消耗的“耗能大戶”可再生能源的開發(fā)利用是我國在對傳統(tǒng)礦物能源和核能進行利弊分析之后的新型替代能源選擇,是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要能源戰(zhàn)略。太陽能作為一種可再生的清潔能源受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注,但因其間斷、不穩(wěn)定性且與熱能需求不同步的弊端限制了其發(fā)展。而儲熱技術(shù)是可以有效解決這個弊端,特別是季節(jié)儲熱技術(shù),可將非供暖期收集的太陽能儲存至供暖期使用,緩解太陽能供暖能量“冬季不足,夏季過?！钡拿?對提高全年太陽能利用率,實現(xiàn)太陽能供暖系統(tǒng)的可靠性具有重要意義。本文對跨季節(jié)水池儲熱太陽能供暖系統(tǒng)在集熱-儲熱-取熱-供熱子系統(tǒng)耦合作用下的動態(tài)傳熱模型進行分析,針對不同集熱子系統(tǒng)形式、儲熱/放熱工況、取熱子系統(tǒng)形式建立數(shù)學(xué)模型并進行求解,模擬分析全年儲熱水池內(nèi)水溫變化、能量分布及系統(tǒng)效率、取熱方式的選擇及運行控制策略。其次研究了蓄集比、集熱效率、建筑能耗等關(guān)鍵參數(shù)對太陽能保證率的影響,并重點分析了對儲熱系統(tǒng)設(shè)計及運行具有關(guān)鍵影響的取熱子系統(tǒng)形式及取熱設(shè)備效率對系統(tǒng)能流分布的影響規(guī)律,為取熱方式的選擇及運行控制策略提供參考。最后,通過大連某綜合樓進行跨季節(jié)水池儲熱太陽能供暖系統(tǒng)方案設(shè)計及模型求解,并分析其環(huán)境效益影響。對太陽能資源屬第Ⅲ類的寒冷地區(qū),本論文主要研究結(jié)果如下：(1)綜合考慮蓄集比對太陽能保證率的影響及對儲熱水池水溫的控制,蓄集比在3～4范圍較好。集熱器效率提高0.1,太陽能保證率可提高26%,過低的集熱器效率對太陽能保證率影響更明顯。另外,水池良好的保溫效果、建筑能耗的降低都對提升系統(tǒng)太陽能保證率有十分積極的影響,且有益于系統(tǒng)能效的提高。(2)直流供暖與水源熱泵聯(lián)合取熱形式比換熱器與水源熱泵聯(lián)合取熱形式的換熱損失更少,太陽能利用更充分,系統(tǒng)能效更高,太陽能保證率比后者高18%左右。取熱換熱器的換熱效率提高10%,太陽能保證率平均可提高9%；水源熱泵的ε2提高30%,太陽能保證率平均可提高3.3%。換熱器換熱效率和水源熱泵COP的提高,均有利于系統(tǒng)能效的提升。但考慮到儲熱末期水源熱泵的正常使用,池內(nèi)水溫不應(yīng)過低,熱泵較適宜制熱系數(shù)為2-3。(3)根據(jù)工程經(jīng)驗及國內(nèi)外研究成果,結(jié)合本研究,對大連某綜合樓進行跨季節(jié)水池儲熱太陽能供暖系統(tǒng)設(shè)計,對系統(tǒng)全年水池水溫進行預(yù)測并對系統(tǒng)能效進行分析。在節(jié)能減排方面,該系統(tǒng)也具有顯著的環(huán)境效益。

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