太阳能相变蓄热吸收式空调系统数值模拟研究

【摘要】：近年来,随着我国建筑行业的迅速发展,造成了巨大的能源消耗,加剧了环境污染和能源短缺。在建筑中使用清洁能源,大力发展建筑节能已成为行业共识,研发新型环保节能的空调系统成为一项十分紧迫且具有重要意义的工作。本论文基于传统的太阳能吸收式空调系统,考虑相变材料的潜热蓄热效果,提出了改进的太阳能相变蓄热吸收式空调系统,该系统是节能环保、可持续的空调系统,符合当前的社会形势,具有广阔的发展前景。本文以太阳能相变蓄热吸收式空调系统为研究对象,分析了系统的结构、原理和运行情况,建立了各部件的理论分析模型；在TRNSYS平台上,以广州地区某酒店项目为案例建立了太阳能相变蓄热吸收式系统的仿真模型,对其在整个供冷供暖期间进行动态模拟仿真。为了形成对照,建立了无相变蓄热的传统太阳能吸收式空调系统,对比了两种系统的集热器吸收的有用能、集热器的集热效率、太阳能保证率、系统的辅助电加热量等。最后对太阳能相变蓄热吸收式空调系统与其他空调系统进行了详细的经济、节能、环保效益分析,为系统在广州地区的使用和推广提供依据。结果表明：相变蓄热装置的使用,使集热器的有用能、太阳能集热器效率和太阳能保证率有所增加,使系统的辅助电加热量大大降低。所研究的系统在整个供冷供暖期间共增加有用能150450.86MJ,相当于太阳能总辐射的8.58%；系统的太阳能集热器的全年集热效率为63.26%,无相变时仅为54.68%；系统的月平均太阳能保证率为48.21%,无相变蓄热时仅为42.03%；系统供冷供暖期间共减少了辅助电加热量102529.92MJ,相当于节电28480.53千瓦时。因此,相变蓄热装置的存在,使系统对太阳能的利用具有较大的优势。在经济效益上太阳能相变蓄热吸收式空调系统优于无相变系统和直燃式吸收式系统,但相对于电制冷系统经济效果不太明显；在节能效益上优于无相变系统、直燃式吸收式系统和电制冷式系统；在环保效益上比直燃式系统稍差,优于无相变系统和电制冷系统。综合来看,该系统值得在广州地区进行推广 【关键词】：太阳能 吸收式空调系统 相变蓄热装置(LHSU) TRNSYS 效益分析
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU83;TU18
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 课题的研究背景13-15
• 1.1.1 能源的概况13-14
• 1.1.2 中国的能源现状14-15
• 1.2 课题的研究意义15-16
• 1.3 国内外研究现状16-21
• 1.3.1 太阳能吸收式空调系统16-19
• 1.3.2 相变蓄热技术19-21
• 1.4 目前存在的问题21
• 1.5 课题研究的主要内容21-23
• 第二章 太阳能相变蓄热吸收式空调系统23-41
• 2.1 系统的构成及基本原理23-26
• 2.1.1 系统的构成23-24
• 2.1.2 系统的运行模式24-26
• 2.2 太阳能集热系统26-32
• 2.2.1 太阳辐射的计算模型26-29
• 2.2.2 真空管太阳能集热器及其数学模型29-32
• 2.3 溴化锂吸收式制冷机组及其数学描述32-38
• 2.3.1 溴化锂吸收式制冷机组基本原理32-33
• 2.3.2 溴化锂吸收式制冷机组的选用33-34
• 2.3.3 单效溴化锂吸收式制冷机组的热力计算模型34-38
• 2.4 相变蓄热装置及其数学描述38-40
• 2.4.1 相变材料的选用38-39
• 2.4.2 固液相变问题的数学描述39
• 2.4.3 相变蓄热水箱热力计算39-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第三章 太阳能相变蓄热吸收式空调系统TRNSYS模拟41-57
• 3.1 模拟软件TRNSYS简介41-42
• 3.2 模拟案例简介42-48
• 3.2.1 项目概况42-43
• 3.2.2 室内设计参数43-44
• 3.2.3 建筑负荷计算44-46
• 3.2.4 太阳能相变蓄热吸收式空调系统的选型46-48
• 3.3 太阳能相变蓄热吸收式空调系统的仿真模型48-56
• 3.3.1 仿真模型气象参数50-53
• 3.3.2 TRNSYS环境下模块的选择与参数设置53-55
• 3.3.3 控制器的控制策略55-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第四章 太阳能相变蓄热吸收式空调系统模拟与分析57-72
• 4.1 太阳能集热系统模拟57-63
• 4.1.1 集热器的集热效率57-61
• 4.1.2 太阳能保证率61-63
• 4.2 蓄热水箱模拟63-67
• 4.2.1 集热器进出口温度63-64
• 4.2.2 水箱集热侧出水温度64-66
• 4.2.3 水箱供热侧出水温度66-67
• 4.3 相变蓄热模拟计算67-71
• 4.3.1 供冷季系统模拟分析67-69
• 4.3.2 供暖季系统模拟分析69-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 太阳能相变蓄热吸收式空调系统的效益分析72-86
• 5.1 经济效益分析72-82
• 5.1.1 系统方案及选型72-74
• 5.1.2 经济性分析方法简介74-76
• 5.1.3 动态经济分析法76-82
• 5.2 节能环保效益分析82-84
• 5.2.1 节能效益分析82-83
• 5.2.2 环保效益分析83-84
• 5.3 本章小结84-86
• 结论与展望86-88
• 结论86-87
• 展望87-88
• 参考文献88-93
• 攻读硕士学位期间发表的论文93-95
• 致谢95

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