可再生能源耦合互补的全太阳能房设计

【摘要】：论文针对西北偏远地区设计了一套200m2可供10人生活的全太阳能房,该建筑利用太阳能光伏发电提供电力,利用沼气提供燃料,利用墙体及地板中的塑封相变储热材料对室内进行温度调控,采用水浸式塑封相变储热材料管阵列储热池进行跨季节太阳能储热,并用于冬季供暖和供热。 首先,设计了全太阳能房的建筑结构。围护结构中复合PP-R管,管内封装芒硝作为储热材料储热。则墙体中能封装芒硝2160kg,可储存热量约520MJ；地面储热层能封装芒硝2330kg,可储存热量约560MJ。太阳能跨季节相变储热池,半径3.0m,池高1.2m。选取NH4A1(SO4)2·12H2O作为储热池内的相变储热材料,可封装相变材料10.4吨,储存热量2800MJ。 其次,设计了池容为8m3的圆筒形水压式沼气池,为居住人口的日常烹饪提供燃料。太阳能光伏发电系统采用30块电池组成电池阵列,其输出电压259.2V,电流27.5A,总容量6000W,铺设面积38m2。选用容量3000Ah的碱性镍镉蓄电池和输入电压180-300V、额定电流37.9A6KW/AC220V的逆变器与电池阵列匹配工作。 最后,结合建筑节能设计要求对所设计的全太阳能房,从生活用热水负荷与采暖负荷两方面作能耗分析,得该建筑物单位建筑面积单位时间所消耗的热量为17.8W/m2。经济可行性分析表明,该建筑物的新能源附加成本21万元,替电静态回收期约为10年,替电回收率较高。 【关键词】：太阳房 相变储热 沼气池 光伏发电
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU18;TK519
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 太阳房的研究意义9-10
• 1.1.1 太阳能资源特点9
• 1.1.2 孤岛化住宅呼唤太阳能房9
• 1.1.3 日益恶化的空气污染呼唤清洁能源太阳能房9-10
• 1.2 太阳房的应用现状10-13
• 1.2.1 被动式太阳房应用现状10-12
• 1.2.2 主动式太阳房应用现状12-13
• 1.3 太阳房储热材料的研究现状13-16
• 1.3.1 太阳房相变储热原理13-14
• 1.3.2 相变材料的研究现状14-16
• 1.4 本课题拟解决的问题16-17
• 第2章 全太阳能房设计17-24
• 2.1 全太阳能房结构设计17-20
• 2.1.1 整体结构设计17-18
• 2.1.2 围护结构设计18-20
• 2.2 太阳能集热器20-23
• 2.2.1 斜屋面倾斜角设计20-21
• 2.2.2 集热面积与集热量21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 供热循环系统设计24-33
• 3.1 聚乙烯管阵列相变储热池24-27
• 3.1.1 储热单元结构24-26
• 3.1.2 储热池结构26-27
• 3.2 储热材料热物性的实验研究27-32
• 3.2.1 实验仪器及试剂27-28
• 3.2.2 实验过程及分析28-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第4章 新能源互补设计33-43
• 4.1 沼气池33-37
• 4.1.1 沼气发酵菌群33
• 4.1.2 沼气发酵过程33-35
• 4.1.3 沼气发酵原料35
• 4.1.4 沼气池总体设计35-36
• 4.1.5 沼气池的日常管理36-37
• 4.2 太阳能光伏系统37-38
• 4.2.1 光伏系统容量设计37-38
• 4.2.2 循环系统设计38
• 4.3 新能源经济效益38-41
• 4.3.1 热工计算38-40
• 4.3.2 经济可行性分析40-41
• 4.4 本章小结41-43
• 结论43-44
• 参考文献44-48
• 致谢48-49
• 附录 (攻读学位期间所发表的学术论文目录)49

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