寒冷地区村镇学校建筑太阳能采暖技术应用研究

【摘要】： 近年来,随着经济的发展,建筑能耗在国家能源消耗中所占的比重越来越大。降低建筑能耗,成为减少能源消耗的重要措施。随着农村地区人民生活水平的不断提高,农村生活用能逐渐提高,尤其是北方寒冷地区农村采暖用煤量逐年增加,因此降低北方寒冷地区农村采暖用能已成为我国建筑节能的重要课题。我国广大寒冷地区的村镇学校冬季教室缺少采暖措施,少部分学校教室采用燃煤炉采暖,室内热舒适水平低、能源消耗量大。随着经济水平的提高,学校教室室内舒适度亟待提高,采用常规能源势必会加重能源负担；而大部分寒冷地区太阳能资源相当丰富,具有发展太阳能采暖技术的优良条件,利用太阳能采暖技术可有效改善寒冷地区村镇学校冬季室内热舒适度,这样便可有效解决社会经济发展与能源供应不足的矛盾。 针对以上情况,本文对寒冷地区村镇学校太阳能采暖技术应用进行研究。 首先,通过采取实地走访、现场测试和问卷调查等方式对寒冷地区(山东)多所村镇学校的外围护结构和采暖方式分析,得出村镇学校外围护结构保温性能低、采暖方式落后、室内舒适度差；选取寒冷地区的典型学校(商店中学)教学楼进行采暖热负荷计算,为太阳能采暖技术研究和新型太阳能采暖设计奠定基础。 然后,对采用太阳能热水采暖的商店中学教学楼太阳能采暖系统进行介绍,并于2009年12月对采暖效果和系统性能进行测试评价,测试结果显示：在室外温度5℃、平均辐照度437W／m2的条件下,室内采暖温度为15℃,太阳能热水系统的集热效率为32.3%；找出商店中学太阳能热水采暖系统不成功的原因：围护结构保温性能差、辅助热源经济条件不适用和水循环系统管路冻结损坏维修不便。 最后,针对商店中学太阳能采暖工程中出现的问题提出太阳能空气采暖改造方案。对太阳能空气采暖的可行性进行分析,提出太阳墙预热太阳能真空管空气集热器温度提升生物质热风采暖炉辅助的空气采暖系统设计;对真空管空气集热器的集热效率搭建实验平台进行测试,得出真空管空气集热器的集热效率；对商店中学教学楼外围护结构进行节能改造设计,模拟改造前后的建筑热负荷指标变化；对太阳能空气采暖系统进行设计,借助ECTECT软件确定太阳墙的安装位置和安装面积、太阳能真空管空气集热器的最佳朝向和最佳倾角和空气采暖系统的太阳能保证率；对太阳能采暖整合设计作出探讨,并对太阳能空气采暖系统的经济和社会效益作出分析。 本文研究的新型太阳能空气采暖系统可广泛应用于寒冷地区村镇学校等办公和居住建筑,可有效解决村镇地区冬季采暖问题,改善冬季室内舒适度；同时也可为太阳能采暖设计提供有益参考。 【关键词】：村镇学校建筑 太阳能采暖技术 应用研究 寒冷地区
【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】：TU832.17
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及来源11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 课题来源12
• 1.2 研究目的及意义12-13
• 1.3 国内外相关研究13-14
• 1.3.1 国外相关研究13
• 1.3.2 国内研究现状13-14
• 1.4 研究方法和内容14-17
• 1.4.1 研究内容14-15
• 1.4.2 研究方法15-17
• 第2章 寒冷地区村镇学校建筑调研及能耗计算17-37
• 2.1 寒冷地区的界定及气候分析17-19
• 2.1.1 寒冷地区的界定17-18
• 2.1.2 寒冷地区建筑气候分析18-19
• 2.2 村镇学校建筑冬季采暖现状调研及测试19-29
• 2.2.1 村镇学校建筑更新发展过程19-20
• 2.2.2 村镇学校教学楼的平面组合形式20-21
• 2.2.3 寒冷地区村镇学校冬季采暖现状21-26
• 2.2.4 寒冷地区村镇学校冬季热环境测试26-29
• 2.3 寒冷地区村镇学校建筑采暖能耗计算29-37
• 第3章 商店中学教学楼太阳能采暖测试与分析37-53
• 3.1 项目概况37-38
• 3.2 商店中学教学楼太阳能采暖设计38-43
• 3.2.1 太阳能集热器类型40
• 3.2.2 太阳能集热器面积40-41
• 3.2.3 太阳能集热器连接方式41
• 3.2.4 蓄热水箱41-42
• 3.2.5 采暖末端42
• 3.2.6 控制系统42-43
• 3.2.7 辅助热源43
• 3.3 商店中学太阳能采暖工程测试43-48
• 3.3.1 系统性能评价指标44-45
• 3.3.2 测试装置与测试方法45-46
• 3.3.3 系统性能测试46-48
• 3.4 商店中学太阳能采暖舒适度调查分析48-51
• 3.4.1 调查问卷的制定48
• 3.4.2 问卷调查分析48-51
• 3.5 商店中学太阳能采暖工程评价分析51-53
• 第4章 商店中学教学楼太阳能空气采暖工程改造53-83
• 4.1 太阳能空气采暖系统可行性分析53
• 4.2 太阳能空气采暖系统的组成和工作原理53-64
• 4.2.1 太阳能空气采暖系统的组成54-55
• 4.2.2 太阳能空气采暖系统的工作原理55-57
• 4.2.3 太阳能真空管空气集热器主要参数57-58
• 4.2.4 太阳能真空管空气集热器模型测试58-64
• 4.3 商店中学教学楼围护结构节能改造64-68
• 4.3.1 建筑围护结构节能改造原理64
• 4.3.2 建筑围护结构改造技术措施64-65
• 4.3.3 商店中学教学楼外围护结构节能改造设计65-67
• 4.3.4 商店中学教学楼外围护改造采暖能耗分析67-68
• 4.4 太阳能空气采暖系统改造设计68-78
• 4.4.1 商店中学太阳能空气采暖系统原理69-70
• 4.4.2 商店中学太阳墙空气预热系统设计70-72
• 4.4.3 商店中学太阳能真空管空气集热系统设计72-76
• 4.4.4 商店中学太阳能空气系统的运行与控制76
• 4.4.5 商店中学太阳能采暖系统保证率分析76-78
• 4.5 太阳能采暖建筑整合设计78-80
• 4.5.1 太阳能采暖建筑整合设计形式78-80
• 4.5.2 太阳能采暖建筑整合设计优化策略80
• 4.6 太阳能采暖工程经济社会效益分析80-83
• 4.6.1 经济性分析80-82
• 4.6.2 社会效益分析82-83
• 参考文献83-85
• 后记85-86
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况86

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