寒冷地区农居太阳能炕采暖系统设计研究

【摘要】： 随着社会的发展、能源的短缺、环境的污染、人们生活水平的提高,曾经广泛应用于我国北方寒冷地区的传统火炕已经不能满足时代的要求。由于其具有温度难以控制、燃料消耗过大、污染环境、烟道占用室内空间和搭建技术落后等弊端,更不能适应“建设社会主义新农村”的要求。要想从根本上解决传统火炕存在的这些问题,最重要的是变革火炕的搭建形式、使用新型清洁能源。而现有的太阳能采暖技术不同程度的存在热效率低、性能不稳定、造价高等缺点,不能满足寒冷地区农居太阳能采暖的需要。 针对上述问题,本文对寒冷地区农居太阳能炕采暖技术进行设计研究。 通过采取实地走访、测试等方式对山东诸城太阳能炕采暖系统进行实态调查。 在实际调研的基础上,以济南地区气候条件为例,总结、提升出适用于寒冷地区农居太阳能炕采暖设计的理论体系。对太阳能炕采暖系统及各个组成部分进行选型,包括炕面温度、炕体材料与结构、集热器朝向、集热器面积、系统设计流量、蓄热系统形式及蓄热量、运行工况和智能控制系统设计；对系统主要设计参数给出了简易的算法,为后期太阳能炕采暖技术的研究和农居太阳能炕采暖的设计打下基础。 经过理论分析总结,结合农宅需求,本文设计了一套适用于济南地区使用的太阳能炕采暖实验系统。为模拟农宅环境,在学校停止集中供暖的寒假期间,在学生宿舍六层某房间搭建实验台,记录了实验台的搭建过程、搭建过程中出现的问题及解决方案,进一步完善了太阳能炕采暖系统的理论体系。选取济南地区气温最低的1月对试验台进行实验,得到了太阳能炕采暖系统的性能参数,对实验台的实验表现进行了详细的分析。 本文在理论分析和实验研究的基础上,对采暖房间的舒适度、太阳能炕采暖系统的节能性和经济性进行研究。结果表明,经过计算和改进,太阳能炕采暖系统的年节能量为9315.01MJ,全寿命周期内总节能量1.86×105MJ,回收年限为5.06年,寿命周期内总节约资金11534.8元。本文最后对太阳能炕采暖系统推广的意义进行阐述。 本文对太阳能炕采暖系统进行的理论设计方法和实验研究结果可广泛适用于寒冷地区农居,解决农民冬季采暖问题,改善农居冬季室内舒适度。同时,也为农居太阳能炕采暖设计者提供有益的参考。 【关键词】：太阳能炕采暖系统 炕面温度 设计研究 测试分析
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题的研究背景10-14
• 1.1.1 我国能源短缺和环境污染现状10
• 1.1.2 传统火炕优势和弊端的分析10-13
• 1.1.3 太阳能炕采暖是一种适宜我国北方寒冷地区使用的采暖方式13-14
• 1.2 课题的来源及研究意义14-15
• 1.2.1 课题的来源14
• 1.2.2 课题的研究意义14-15
• 1.3 课题的研究内容和方法15-16
• 1.3.1 课题的研究内容15
• 1.3.2 课题的研究方法15-16
• 1.4 山东诸城太阳能炕采暖系统应用实例分析16-20
• 1.4.1 山东诸城气候简介16
• 1.4.2 系统简介16-18
• 1.4.3 运行工况及效果18-20
• 第2章 太阳能炕采暖系统理论研究20-50
• 2.1 太阳能炕采暖系统原理与结构20-21
• 2.1.1 太阳能炕采暖系统原理20
• 2.1.2 太阳能炕采暖系统结构20-21
• 2.2 太阳能炕采暖系统设计21-50
• 2.2.1 设计条件分析21-24
• 2.2.2 供热采暖系统选型24-25
• 2.2.3 末端供暖系统设计25-37
• 2.2.4 集热系统设计37-43
• 2.2.5 蓄热系统设计43-44
• 2.2.6 运行工况设计44-46
• 2.2.7 智能控制系统设计46-50
• 第3章 太阳能炕采暖系统实验研究50-89
• 3.1 实验台简介50-74
• 3.1.1 实验台设计50-59
• 3.1.2 实验台制作59-74
• 3.2 测试系统简介74-77
• 3.2.1 太阳能炕测试系统74-75
• 3.2.2 环境气象参数测试系统75-76
• 3.2.3 其它测试仪器76-77
• 3.3 实验研究77-89
• 3.3.1 测试内容77
• 3.3.2 测点布置77-79
• 3.3.3 测试过程79-80
• 3.3.4 测试数据整理分析80-89
• 第4章 太阳能炕采暖系统综合评价及推广意义89-94
• 4.1 太阳能炕采暖系统的综合评价89-91
• 4.1.1 节能性分析89
• 4.1.2 经济性分析89-91
• 4.2 改进后的太阳能炕采暖系统的综合评价91-92
• 4.2.1 节能性分析91
• 4.2.2 经济性分析91-92
• 4.3 太阳能炕的推广意义92-94
• 结语94-95
• 参考文献95-98
• 后记98-99
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况99

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