空气源热泵辅助太阳能热水系统在江淮地区应用的节能环保效益研究

【摘要】： 生活热水能耗作为建筑能耗的重要组成部分,在国民经济总能耗中占有一定的比例,且随着人们生活水平的提高,生活热水需求将越来越大。传统的热水制备方式如燃煤、燃油、燃气锅炉消耗大量的化石燃料,带来了严重的环境污染。因此,寻找一种高效洁净的新型热水制备方式迫切而重要。 空气源热泵辅助太阳能热水系统是在热泵技术和太阳能热利用技术的基础上发展起来的,它充分利用了可再生无污染的太阳能资源,并通过高效的热泵技术使资源得到最有效的利用,是目前制备热水最节能的方式之一。但该系统性能的优劣与室外气候环境息息相关,在不同地区其适用性有较大差异。本文主要针对江淮地区气候特点,探索空气源热泵辅助太阳能热水系统在该地区的应用潜力和推广价值。 本文介绍了空气源热泵辅助太阳能热水系统的基本原理、技术特点、运行特性及系统各主要部件的设计方法。在此基础上,对其展开了理论分析和测试研究。针对江淮地区某空气源热泵辅助太阳能集中热水用户,采用逐月计算方法对该系统的运行性能进行分析;同时对该地区某示范工程进行长期监测,得到在不同季节系统的集热量、运行能耗及四季典型气候日系统的性能,并针对测试过程中发现的系统设计及控制方法的不足,提出了相应的改进方案。 在以上研究的基础上,本文将空气源热泵辅助太阳能热水系统与几种传统热源方式和其他新型热源方式在节能效益、经济效益和环保效益三个方面进行了对比分析。其中经济比较采用动态费用年值法,环保效益重点从一次能源污染物排放量、二氧化碳减排量和增收环保税后系统的经济性进行详细分析。并探讨了太阳能保证率、能源价格等影响因子对系统性能和效益的影响。 结果表明,在江淮地区气候特点下,与其他几种热源方式相比,空气源热泵辅助太阳能热水系统年能耗最低,经济效益最好,系统因节能带来的污染物的减排对改善该地区环境现状有积极作用,适宜在该地区推广应用。 【关键词】：空气源热泵 太阳能热水 江淮地区 测试 节能环保效益
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK515
【目录】：

• 中文摘要5-6
• 英文摘要6-8
• 符号表8-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.1.1 节能减排的紧迫性12-13
• 1.1.2 建筑节能的重要性13
• 1.2 课题研究的意义13-16
• 1.2.1 太阳能资源的利用14
• 1.2.2 热泵技术14-15
• 1.2.3 空气源热泵辅助太阳能热水系统的提出15-16
• 1.3 空气源热泵与太阳能热水系统结合形式及其特点16-18
• 1.4 本课题的国内外研究状况18-23
• 1.4.1 太阳能热水系统18-20
• 1.4.2 空气源热泵热水系统20-21
• 1.4.3 空气源热泵辅助太阳能热水系统21-23
• 1.5 本课题的主要研究内容23-24
• 第二章 空气源热泵辅助太阳能热水系统24-37
• 2.1 空气源热泵辅助太阳能热水系统基本原理24-27
• 2.1.1 系统原理24-25
• 2.1.2 运行工况分析25
• 2.1.3 系统特点25-27
• 2.2 空气源热泵辅助太阳能热水系统的分类27-32
• 2.2.1 太阳能热水系统的分类27-28
• 2.2.2 空气源热泵热水系统的分类28-29
• 2.2.3 空气源热泵辅助太阳能热水系统的分类29-32
• 2.3 空气源热泵辅助太阳能热水系统的设计32-36
• 2.3.1 与建筑结合的空气源热泵辅助太阳能热水系统设计流程32-33
• 2.3.2 太阳能集热器的设计33-34
• 2.3.3 空气源热泵机组的设计34-35
• 2.3.4 水箱的设计35
• 2.3.5 控制系统的设计35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 江淮地区气候条件下系统运行性能的理论分析37-53
• 3.1 江淮地区气候特点37-40
• 3.1.1 太阳能资源37-39
• 3.1.2 温湿度变化39-40
• 3.2 太阳能集热单元与热泵热水单元特性分析40-47
• 3.2.1 太阳辐射40-42
• 3.2.2 太阳能集热单元的特性42-45
• 3.2.3 空气源热泵热水单元的特性45-47
• 3.3 江淮地区气候条件下系统年运行性能分析47-52
• 3.3.1 计算工程的概况47-48
• 3.3.2 计算结果及分析48-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 空气源热泵辅助太阳能热水系统的测试研究53-77
• 4.1 工程概况53-58
• 4.1.1 盱眙地区气候特点53-54
• 4.1.2 测试工程概况54-57
• 4.1.3 系统控制及运行模式57-58
• 4.2 测定方案58-62
• 4.2.1 系统监测评价指标58-60
• 4.2.2 测试仪表60
• 4.2.3 测定方法60-62
• 4.3 测试结果及分析62-74
• 4.3.1 四季典型气候日系统性能测试62-66
• 4.3.2 太阳能集热单元性能测试及分析66-68
• 4.3.3 空气源热泵热水单元性能测试及分析68-69
• 4.3.4 长期监测结果汇总69-74
• 4.4 测试结果与理论计算结果的比较74
• 4.5 实测系统存在问题及合理化建议74-76
• 4.6 本章小结76-77
• 第五章 空气源热泵辅助太阳能热水系统效益分析77-89
• 5.1 系统节能效益分析77-79
• 5.2 系统经济效益分析79-82
• 5.2.1 经济效益评价方法79
• 5.2.2 几种热水方案的经济比较79-81
• 5.2.3 经济效益敏感性分析81-82
• 5.3 系统环保效益分析82-88
• 5.3.1 环境污染相关知识82-83
• 5.3.2 温室效应83-85
• 5.3.3 污染物排放量的计算85-86
• 5.3.4 CO_2减排量的计算86-87
• 5.3.5 环境税及其对系统经济性的影响87-88
• 5.4 本章小结88-89
• 第六章 结论及展望89-92
• 6.1 主要研究内容及结论89-90
• 6.2 研究过程中存在的主要问题及后续工作90-91
• 6.3 展望91-92
• 参考文献92-95
• 致谢95-96
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文96

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