多热源联用低温热水地板辐射采暖系统的节能控制和经济性分析

【摘要】：合理利用可再生能源和降低住宅建筑的采暖能耗，已经成为了我国建筑节能领域的一项重要课题。相比于传统的散热片与空气热对流的室内供暖模式，低温热水辐射采暖系统具有节能效果明显，室内温度波动小，舒适度高和整体造价适中等优点。目前，太阳能热水器、燃气热水器和热泵热水器是家庭低温热水供应的主要方式。利用太阳能热水器的节能经济、安全环保，热泵热水器的量大省电、热效率高，以及燃气热水器的升温快捷、使用便捷等特点，对不同选型热源的优化组合及联合使用，以克服单一热源的缺陷，达到降低运行成本和实现节能降耗的目的。 本文比较了地板辐射采暖系统中所使用的上述热水器相互组合与联合使用的各种模式，分析了各模式的制热效率，建立了复合能源低温热水辐射采暖系统。采用太阳能热水器、热泵热水器和燃气热水器作为提供低温热水的供暖热源，以铺设了埋地盘管的房间地板作为热辐射的媒介，通过调节供暖系统的运行参数（如流量、温度等）来确定各种热源热水器在不同条件下的供热特征。基于供暖系统即有的特性参数，设计和比较各个热水器联合使用组合方案及其平均制热效率(AHE)和单位时间运行成本(CPH)，综合系统供暖时的节能性、可操作性、即时供热性和可持续性等几个方面的差异，对各联用方案作经济性评价。 研究结果表明：对于铺设有多热源地板辐射采暖系统的4.8m×4.15m×2.9m的采暖房间，采用两套三种热源热水器的全复合联方案，其综合制热效率和单位时间运行成本分别为2.91、3.01和1.22元/h、1.42元/h；太阳能热水器与热泵热水器串联、交替和并联的联用具有最高的平均制热效率，分别为4.91、5.92和6.70，比热泵热水器单独使用分别提高23.0%、70.5%和81.3%，单位时间运行成本均为0.57元/h；燃气热水器与其他热水器的联用，以交替联用方式的节能和经济效果最为明显。 【关键词】：太阳能 热泵 组合联用 地板采暖 建筑节能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU832.16
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 引言11-12
• 1.2 不同热水系统的特点12-20
• 1.2.1 太阳能热水器12-14
• 1.2.2 燃气热水器14-15
• 1.2.3 电热水器15-16
• 1.2.4 热泵热水器16-18
• 1.2.5 复合能源热水系统18-20
• 1.3 地板辐射采暖系统的简介20-22
• 1.3.1 地板辐射采暖原理20
• 1.3.2 地板辐射采暖特点20-22
• 1.4 相变储能材料在建筑节能中的应用22-25
• 1.4.1 建筑节能的必要性22-23
• 1.4.2 供暖系统对建筑的节能途径23-24
• 1.4.3 相变材料在建筑节能过程中的意义24-25
• 1.5 本文的研究内容与创新之处25-26
• 1.5.1 论文的研究背景25
• 1.5.2 本文的研究内容25-26
• 1.5.3 本文的创新之处26
• 1.6 本章小结26-27
• 第二章 实验系统装置和联用方案设计27-43
• 2.1 概述27
• 2.2 采暖地板结构27-29
• 2.2.1 楼层地板辐射采暖构造图27-28
• 2.2.2 加热管管材选用28
• 2.2.3 盘管布管方式28-29
• 2.2.4 填充层厚度29
• 2.3 供暖系统装置29-32
• 2.3.1 系统运行原理29-30
• 2.3.2 实验设备参数30-32
• 2.4 测点分布32-33
• 2.4.1 采暖地板表面32
• 2.4.2 室内空气温度分布32-33
• 2.5 测量参数33
• 2.6 热源联用方案设计33-42
• 2.6.1 不同单一热源供热的特性曲线33-36
• 2.6.2 双热源两两配合联用的多种可能36-42
• 2.6.3 结合不同供热特性的多热源组合42
• 2.7 本章小结42-43
• 第三章 运行数据计算与分析43-55
• 3.1 概述43
• 3.2 系统运行流量参数的确定43-46
• 3.2.1 循环管路比摩阻43-44
• 3.2.2 不同流量运行对比44-46
• 3.3 供暖热平衡的理论计算46-54
• 3.3.1 房间供暖热负荷46-49
• 3.3.2 采暖地板换热模型49-51
• 3.3.3 地板与室内温度变化特性51-52
• 3.3.4 稳态供热下室内温度波动和分布情况52-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第四章 不同联用供暖方案的经济性分析与对比55-82
• 4.1 概述55
• 4.2 单一热源供暖的采暖系统分析55-63
• 4.2.1 多运行参数下太阳能热水器供热特征55-57
• 4.2.2 多运行参数下空气源热泵热水器供热特征57-60
• 4.2.3 多运行参数下燃气热水器供热特征60-63
• 4.3 双热源正交串联组合供暖的采暖系统分析63-66
• 4.3.1 太阳能与空源热泵组合63-64
• 4.3.2 燃气与空源热泵组合64-65
• 4.3.3 太阳能与燃气组合65-66
• 4.4 双热源交替组合和并联组合供暖的采暖系统分析66-72
• 4.4.1 独立工作交替运行66-69
• 4.4.2 同时工作并联运行69-72
• 4.5 各有效方案的运行耗能和经济性对比72-76
• 4.5.1 运行耗能对比72-74
• 4.5.2 经济指标对比74-76
• 4.6 多热源组合的供暖的采暖系统分析76-79
• 4.6.1 不同双热源组合的最优化选择76
• 4.6.2 三种热源热水器的联合使用效果分析76-79
• 4.7 多源联用方案的自动化控制设计和耦合应用79-81
• 4.7.1 自动控制设计79-80
• 4.7.2 太阳能和热泵的耦合80-81
• 4.8 本章小结81-82
• 结论82-84
• 参考文献84-89
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果89-90
• 致谢90-91
• 附件91

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