辅热太阳能低温热水地板辐射采暖系统研究

论文摘要

当前,能源危机已经成为世界各国普遍面临的重要难题,世界许多国家均在努力改善能源结构,摆脱当前对化石能源的过度依赖。美国、西欧、日本、以色列等国家和地区都在着力发展本国的可再生能源产业,并形成了相关的技术优势和产业链。当前,我国虽已经开始发展新能源产业,但仍只是起步阶段。在一些传统工业和民用领域,仍在大量消耗煤、石油等化石能源,不仅造成能源浪费,而且污染环境。以城市集中供暖为例,每年要消耗大量的煤和油,而且污染空气,严重违背了“节能减排”的方针。因此针对当前我国最普遍的采暖方式,本文提出了辅热太阳能低温热水地板辐射采暖系统研究的课题。地板采暖技术是目前在我国比较受欢迎的一种新型采暖技术,具有科学、节能、热舒适性好等优点。本文着力从以下几个方面进行了研究:一、针对郑州地区的地理位置,根据相关天文理论,建立郑州地区的太阳能辐照模型,确定郑州地区的最佳太阳能集热器倾角。二、对比当前流行的太阳能集热器类型,选择最适宜郑州地区地板采暖系统的太阳能集热器类型。三、计算采暖房间的热负荷,并针对房间具体环境,选择最佳的地面盘管布管方式、管间距、地面层各层厚度等;确定蓄热水箱的容积;运用综合能源价格现值法对比四种辅助热源,选择最佳的辅助热源形式。四、对辅热太阳能低温热水地板辐射采暖系统进行运行测试,并对比常规散热器采暖和地板采暖,从分析的角度,对地板采暖的节能性给出量的评价。地板采暖技术具有节能、科学、舒适等诸多优点,此外,与太阳能、生物质能结合的地板采暖技术更有利于在中西部经济不发达地区推广,不仅能解决农民生活用能问题,还能改善农民生活状况,提高生活质量。太阳能地板采暖技术具有十分广阔的发展前景。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 综述
• 1.1 当前能源状况
• 1.2 建筑能耗
• 1.3 课题研究的背景及意义
• 1.4 低温热水地板辐射采暖系统的特点
• 1.5 地板采暖技术的发展历程
• 1.6 本课题研究的主要目的
• 1.7 课题研究的意义
• 2 太阳能辐射及相关计算
• 2.1 概述
• 2.2 太阳辐射
• 2.2.1 太阳常数
• 2.2.2 太阳辐射到达地球的衰减
• 2.3 太阳辐射角的概念与计算
• 2.3.1 天球与天球坐标系
• 2.3.2 郑州地区太阳能集热器倾角的计算
• 2.4 集热器表面的太阳能辐射照度计算
• 2.4.1 斜面上的直射辐射照度计算
• 2.4.2 斜面上的散射辐射照度计算
• 2.4.3 斜面的地面反射辐射照度计算
• 2.5 水平面太阳直射与散射辐射照度计算
• 2.6 本章小结
• 3 太阳能集热器
• 3.1 太阳能集热器的主要类型
• 3.2 集热器热性能比较
• 3.3 平板型集热器的热性能分析
• 4 低温地板辐射采暖系统设计
• 4.1 地板辐射采暖系统概述
• 4.2 太阳能低温地板辐射供暖系统结构及工作原理
• 4.3 低温热水地板辐射采暖系统热负荷的计算
• 4.3.1 低温热水地板辐射采暖系统围护结构的传热计算
• 4.3.2 地板采暖热负荷的计算
• 4.4 地板采暖系统设计
• 4.4.1 地板采暖系统的地面结构
• 4.4.2 加热盘管系统的设计
• 4.4.3 最佳供回水温度的确定
• 4.4.4 系统储热水箱的设计
• 4.4.5 辅助热源的设计
• 4.5 本章小结
• 5 太阳能地板辐射采暖系统的性能分析
• 5.1 系统运行测试
• 5.2 系统实测数据记录
• 5.2.1 太阳辐射实测
• 5.2.2 地板表面温度实测
• 5.3 地板辐射采暖系统的节能性分析
• 6 结论与展望
• 参考文献
• ABSTRACT