夏热冬冷地区高层住宅太阳能热水应用研究

论文摘要

能源是人类赖以生存的物质基础,而地球上化石能源储量极为有限。在我国,建筑业已成为国民经济的支柱产业之一,每年新增建筑面积约20亿m2,比所有发达国家一年建成的建筑面积总和还要多。建筑业、交通运输业和工业一直是三大耗能大户,而建筑能耗约占总能耗的三分之一。近些年,在政府节能减排政策的强力推动下,我国建筑节能事业以及可再生能源建筑应用得到了跨越式发展。太阳能热水应用技术是目前太阳能利用中相对成熟的技术形式。太阳能热水系统正广泛应用于低层和多层建筑,但在高层建筑中应用较为缓慢。高层住宅是我国城市化建设的必然选择,如何促进太阳能与高层住宅建筑一体化技术发展,推广太阳能热水系统在高层住宅建筑中规模化应用是本文研究的最终目的。本文首先对夏热冬冷地区区域范围及气候特点做简要分析,作为非采暖地区,空调能耗和热水显然成为住宅建筑能耗主要构成部分,居民多消耗电能换取室内热舒适度。从建筑整体规划设计、单体建筑设计探讨建筑节能技术,利用Dest-h能耗模拟软件重点分析建筑外墙和窗对建筑能耗的影响。研究显示,住宅建筑节能不仅需要做好围护结构的保温隔热性能,更需要采用太阳能进行“开源”。其次,本文对太阳能热水系统进行细致分类,理论分析太阳能热水系统集热器的运行原理和效率。基于传热理论分析太阳能热水系统热损组成。根据家用太阳能热水器实际应用中所暴露的问题,提出一种在相同条件下能够将真空管太阳能热水器的真空集热器内驻留的热水全部排空并加以利用,从而提高太阳能使用效率的设计方案。从适合高层住宅的太阳能热水系统形式方面剖析了每种形式在设计时需要注意的关键问题,包括分散供热系统与建筑的结合形式、管道预留及日照分析问题；集中供热系统的设计关键项。最后,本文对安庆市某高层住宅小区太阳能集中供热项目进行实例研究。通过对该项目现场测试,分析整套系统的集热性能和水箱保温性能,建立太阳能热水建筑应用评价体系,对该工程进行评价,内容包括：项目全年太阳能保证率、项目常规能源替代量、项目费效比、经济效益和环境效益,同时对该工程太阳能热水系统的用水量和用电量进行动态监测,分析太阳能热水系统的节能效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图清单
• 表格清单
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题的背景
• 1.2 国内外太阳能建筑应用的现状
• 1.2.1 国外太阳能建筑应用的现状
• 1.2.2 国内太阳能建筑应用的现状
• 1.3 夏热冬冷地区区域气候特点与太阳能资源分析
• 1.3.1 夏热冬冷地区的气候特点
• 1.3.2 夏热冬冷地区太阳能资源分析
• 1.4 高层住宅建筑太阳能热水应用现状分析
• 1.5 论文的研究内容和框架
• 1.5.1 论文研究的主要内容
• 1.5.2 论文研究框架
• 1.6 研究方法
• 1.6.1 文献阅读
• 1.6.2 调查与测试
• 1.6.3 计算与分析
• 第二章 夏热冬冷地区住宅建筑能耗现状及节能技术分析
• 2.1 夏热冬冷地区住宅建筑能耗构成
• 2.2 政府高度重视建筑节能
• 2.3 住宅建筑节能关键技术分析
• 2.4 建筑节能与太阳能建筑一体化
• 2.5 本章小结
• 第三章 太阳能热水系统性能分析及优化设计
• 3.1 太阳能热水系统分类
• 3.1.1 按系统的特征进行分类
• 3.1.2 其他分类方法
• 3.2 太阳能热水系统集热效率分析
• 3.2.1 太阳辐射
• 3.2.2 集热原理
• 3.2.3 集热效率
• 3.3 太阳能热水集热系统热损分析
• 3.3.1 水箱散热损失
• 3.3.2 连接管道散热损失
• 3.4 太阳能热水系统效率分析
• 3.5 太阳能热水系统优化设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 高层住宅太阳能热水一体化技术应用关键问题研究
• 4.1 高层太阳能热水系统的设计方案
• 4.2 分散供热系统设计关键问题研究
• 4.2.1 与建筑结合方式
• 4.2.2 管道预留问题
• 4.2.3 日照条件分析
• 4.3 集中供热热系统设计关键问题研究
• 4.3.1 与建筑结合方式
• 4.3.2 集热器的选型
• 4.3.3 太阳能集热面积计算
• 4.3.4 太阳集热器的安装
• 4.3.5 蓄热水箱设计
• 4.3.6 系统水泵设计
• 4.3.7 辅助能源加热系统设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 高层住宅太阳能热水工程应用技术实例研究
• 5.1 项目基本情况
• 5.2 太阳能热水系统技术特点
• 5.3 太阳能热水工程评价
• 5.4 项目能耗监测
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果