太阳能空气能地板供暖系统的设计

【摘要】：随着经济的发展,人们生活水平不断提高,对居住环境的质量提出了更高的要求。低温热水地板供暖系统以舒适、节能、环保等优势深受人们喜爱。目前家庭地板供暖主要采用燃煤锅炉或电加热方式,存在能耗高、成本高、污染严重、安全性能低等问题。太阳能和空气能作为清洁、无污染、用之不竭的可再生能源,正好符合建筑冬季采暖对能源的需求。针对这种现状,本文提出一种太阳能空气能地板供暖系统,采用太阳能和空气能热泵联合制取低温热水的地板供暖系统。论文主要研究工作如下：(一)对太阳能空气能地板供暖系统进行了总体设计。介绍了地板供暖系统的设计原则和设计流程,确定了系统的组成以及各部件的设计；对太阳能空气能地板供暖系统的结构进行了设计,并分析了其工作原理和运行方式；设计了地板供暖系统的末端,确定了地板构造层以及完成了加热盘管的设计等。研究开发太阳能空气能供暖系统,对解决住宅冬季供暖、提高人们生活质量水平、减少能源消耗和环境污染具有重要的意义。(二)完成太阳能空气能热水单元的设计。根据郑州地区的地理位置,确定了采暖建筑的热负荷和设计参数；对太阳能空气能地板供暖系统的两大热水单元：太阳能热水单元和空气能热泵热水单元进行设计,对各种类型的太阳能热水器进行了比较分析,选择平板太阳能热水器作太阳能的集热器,并确定了太阳能集热器的面积、安装倾角和连接方式；根据集热器的面积,确定了蓄热水箱的体积,为满足供暖热水和生活热水不同温度的需求,设计了温度分层水箱；通过分析郑州地板的气候条件,确定了空气能热泵的功率和型号,完成了郑州地区某居民住宅的地板供暖系统的设计。(三)运用Polysun软件建立了太阳能空气能地板供暖系统的仿真模型。对供暖系统的能量需求、性能和经济性等进行了详细的分析,并计算系统在寿命期内的总节能费用,表明太阳能空气能地板供暖系统是一种环保节能且具有经济实惠的供暖方式。太阳能空气能地板供暖系统将太阳能和热泵与地板供暖相结合,利用太阳能和空气能给建筑物供暖,对于解决当今能源短缺、环境污染等问题具有重要的意义。同时避免了传统供暖方式的弊端,不仅保证了供暖连续性,而且更加节能环保,是一种绿色的住宅供暖技术,有很好的发展和推广应用前景。 【关键词】：平板太阳能 空气能热泵 地板供暖系统 仿真
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU832.1;TK519
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-10
• CONTENTS10-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 太阳能热水器的研究13-14
• 1.2.2 空气能热泵的研究14-15
• 1.2.3 太阳能+空气能热泵的研究15-16
• 1.2.4 低温热水地板供暖系统的研究16-18
• 1.3 本课题主要研究内容18-19
• 第二章 太阳能空气能地板供暖系统的总体设计19-30
• 2.1 需求分析19
• 2.2 地板供暖系统的概述19-21
• 2.3 太阳能空气能地板供暖系统的设计21-24
• 2.3.1 太阳能空气能地板供暖系统的设计原则21-22
• 2.3.2 太阳能空气能地板供暖系统的设计22-24
• 2.4 太阳能空气能地板供暖系统的工作原理及热水系统运行方式24-25
• 2.4.1 太阳能空气能地板供暖系统的工作原理24
• 2.4.2 热水系统运行方式24-25
• 2.5 地板采暖系统的地面结构设计25-27
• 2.5.1 地面结构设计25-26
• 2.5.2 地面构造层的各层厚度及选材26-27
• 2.6 加热盘管的设计27-29
• 2.6.1 加热盘管的布置方式的确定27
• 2.6.2 盘管的布置间距及其管材的确定27-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第三章 太阳能空气能热水系统的设计计算30-42
• 3.1 设计参数与热负荷的确定30-31
• 3.1.1 设计参数的确定30-31
• 3.1.2 热负荷的确定31
• 3.2 太阳能集热系统的设计31-38
• 3.2.1 集热器的选型32-33
• 3.2.2 太阳能集热器的面积计算33-34
• 3.2.3 太阳能集热器的倾角计算34-35
• 3.2.4 太阳能集热器的连接方式35-37
• 3.2.5 蓄热水箱设计37-38
• 3.3 空气能热泵热水系统设计38-41
• 3.3.1 空气能热泵的工作原理38-39
• 3.3.2 郑州地区空气能资源的可利用性39
• 3.3.3 空气能热泵选型39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 太阳能空气能地板供暖系统的仿真分析42-51
• 4.1 Polysun软件的简介42
• 4.2 太阳能空气能供暖系统仿真模型的建立42-44
• 4.3 系统模拟结果分析44-49
• 4.3.1 能量需求分析44-46
• 4.3.2 系统性能的评价46-48
• 4.3.3 系统效率48
• 4.3.4 系统的经济性分析48-49
• 4.4 太阳能空气能地板供暖系统寿命期内的总结节能费用计算49-50
• 4.4.1 折现系数计算49
• 4.4.2 太阳能空气能地板供暖系统总投资计算49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 结论与展望51-53
• 结论51-52
• 展望52-53
• 参考文献53-57
• 攻读学位期间发表的论文、专利与参与的科研项目57-59
• 致谢5

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