包头市高层建筑TLD系统的太阳能利用及经济性研究

【摘要】：具有减振耗能作用的调谐液体阻尼器系统（TLD）正逐步实现工程应用，但其单一的功能和不可忽视的投入会影响其推广。另据统计数据显示，楼宇内居民日常生活热水总负荷已占到建筑总能耗的10%～20%。本课题将TLD减振系统设计成太阳能热水系统，实现太阳能系统和TLD系统的结合，探索其综合经济效益，为广泛推广提供依据。该课题来源于包头市科技局资助项目（2013J2001-2）。 包头地区日照充足，太阳辐射强烈，是太阳能资源较富区，本课题以包头市民营发展中心公寓楼为研究对象，在不影响TLD系统减振耗能的前提下，利用已设计的TLD系统设计太阳能热水系统，通过使用太阳能资源为楼宇内居民供给热水，实现原TLD系统功能多样化，提高其利用率，同时有效分摊TLD系统初期建造成本，推广TLD系统的使用。 在满足楼宇居民热水需求的前提下，本研究的主要结论有：利用气象软件Meteonorm分析模拟得出包头市的年平均温度为8.16℃，年平均每天日照时间为8h，倾斜面上平均日辐照量约为17.31MJ/m2，倾斜面上总辐照量约6225.14MJ/m2；利用TRNSYS系统动态模拟软件对太阳能热水系统进行全年动态模拟，分析得出全年最大太阳能保证率为0.642，设计集热器选型为U型管太阳能集热器，集热面积700m2，倾角为42°，辅助电源功率为580kW，单位建筑面积内日供水量3.53L；完成经济性与节能效益研究，分析得到原单一功能的TLD系统初期投入是143.4万元，结合太阳能热水系统设计出的复合功能的TLD系统，动态投资回收期13.2年，在其寿命周期内投入130.5万元，累计未分配利润是106.63万元，占总投入的81.7%，年节能量为229.9×104MJ，总节能资金169.18万元。综上所述，设计有太阳能热水系统的TLD系统将会彻底改善原TLD系统初期投入大、闲置率高的弊端，这将有利于TLD系统的推广，使其能在更多的建筑上发挥减振耗能作用，保护人民的生命财产。 【关键词】：TLD系统 太阳能利用 太阳能集热器 经济性分析 节能效益分析
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU822;TU18
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景与意义10-13
• 1.1.1 太阳能的利用与发展10-11
• 1.1.2 太阳能在建筑中的应用11-12
• 1.1.3 研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状及分析13-15
• 1.2.1 国外研究现状及分析13-14
• 1.2.2 国内研究现状及分析14-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 2 包头市太阳能辐射分析16-24
• 2.1 包头市太阳能辐射强度计算16-21
• 2.1.1 太阳角度的计算16-17
• 2.1.2 倾斜面上太阳能辐照量计算17-21
• 2.2 包头市气象数据模拟21-23
• 2.2.1 气象软件 Meteonorm 介绍21
• 2.2.2 包头市气象数据模拟结果21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 3 包头市民营发展中心公寓楼的太阳能热水系统设计24-48
• 3.1 概述24-28
• 3.1.1 太阳能热水系统的分类24-25
• 3.1.2 太阳能热水系统的主要运行方式25-28
• 3.2 包头市民营发展中心公寓楼热水系统负荷计算28-30
• 3.2.1 热水系统日耗热量、热水量、热水循环流量的计算28-29
• 3.2.2 设计小时耗热量、热水量计算29-30
• 3.3 包头市民营发展中心公寓楼太阳能集热系统设计30-42
• 3.3.1 集热器设计31-33
• 3.3.2 太阳集热器的定位33-37
• 3.3.3 太阳集热器前后排间距37
• 3.3.4 太阳能保证率的确定37-39
• 3.3.5 集热器全日集热效率的确定39-40
• 3.3.6 太阳能集热器总面积的计算40-42
• 3.4 包头市民营发展中心公寓楼设备选型设计42-44
• 3.4.1 辅助热源的设计42-43
• 3.4.2 贮热水箱的设计43-44
• 3.4.3 集热系统循环水泵的设计44
• 3.5 包头市民营发展中心公寓楼管网设计44-45
• 3.5.1 热水供应系统管路流量计算44-45
• 3.5.2 管网的水力计算45
• 3.6 包头市民营发展中心公寓楼控制系统45-47
• 3.6.1 运行控制46
• 3.6.2 防冻控制46-47
• 3.6.3 过热防护47
• 3.7 本章小结47-48
• 4 包头市民营发展中心公寓楼太阳能热水系统的经济性和节能效益分析48-65
• 4.1 太阳能热水系统的经济效益分析48-58
• 4.1.1 太阳能热水系统的初投资计算48-49
• 4.1.2 太阳能热水系统的年运行费用计算49-50
• 4.1.3 太阳能热水系统的年成本费用估算50-51
• 4.1.4 太阳能热水系统的年收入估算51-58
• 4.2 太阳能热水系统节能效益分析58-63
• 4.2.1 太阳能热水系统年节能量计算58-59
• 4.2.2 太阳能热水系统年节能费用计算59-60
• 4.2.3 太阳能热水系统回收期计算60-61
• 4.2.4 太阳能热水系统的环保效益评估61-63
• 4.3 本章小结63-65
• 5 国内外太阳能政策的发展及对包头市太阳能产业发展的启示65-71
• 5.1 国外太阳能相关政策65-66
• 5.2 国内太阳能相关政策66-67
• 5.3 国内外太阳能相关发展政策对比及启示67-70
• 5.3.1 国内外太阳能相关发展政策对比67
• 5.3.2 包头市太阳能产业发展对策研究及启示67-70
• 5.4 本章小结70-71
• 6 结论71-73
• 参考文献73-77
• 附录77-84
• 在学研究成果84-85
• 致谢85

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