一套太阳能供暖系统的计算与设计文献综述

 2022-11-19 11:11

文献综述(或调研报告):

太阳能集热装置最近这些年在国内应用越来越广泛,但在南方地区很多供暖所使用的空调系统(空气源热泵)已经能满足基本的供暖需求,别不需要新建的太阳能供暖系统,且因为太阳能集热太阳能是一种不稳定的能源,使用中受季节,天气,地域等因素影响,不能全天候稳定供热不能满足稳定的供热需求,目前只能作为一种辅助节能的系统。随着环境污染加剧,这种辅助节能手段越来越得到国家的重视。

由全国太阳能标准化技术委员会提出,我国国家质量监督检疫总局,国家标准化管理委员会在2009.6.1发表了家用空气源热泵辅助型太阳能热水系统技术条件,并于2010.1.1实施。标准中规定了家用空气源热泵辅助型太阳能热水系统的术语和定义,分类与命名,技术要求,参数测量和试验方法,检验规则及文件编制,标志,包装。

在对现有的空气源热泵的改进,主要的问题是根据房间的逐时热负荷,对太阳能集热器进行选型。空调冷负荷计算基础理论的差别主要在于求解房间不透明围护结构动态热过程的计算方法。常用的方法有反应系数法、传递函数法、有限差分法、状态空间法、谐波反应法和频域回归法等。

目前国际上研究的主流是热平衡法,1997 年 ASHRAE 支持的研究报告《热平衡计算过程》( RP- 蓄热体对灯具冷负荷的影响 875) 第1次完整阐述了热平衡方法的计算过程。 此方法很好地解决了辐射在室内各表面吸热和放热 过程的计算问题,可以较精确地计算空调房间冷负荷,但是由于其计算过程比较复杂、需要输入的数据繁琐、迭代计算时间较长,并不适合工程中空调冷负荷的计算。

20世纪末,我国学者对热平衡法进行了深入分 析并完成了状态空间法的理论研究。状态空间法采 用离散的方法将房间离散为一系列的温度节点,然 后求解所有节点的热平衡方程组以获得房间的热特性系数,最后通过热特性系数和逐时变化的热扰作用得到房间的逐时冷负荷。

2000年,ASHRAE正式将辐射时间序列法引入手册,并将辐射时间序列法作为其推荐的空调冷负荷计算方法,来源于热平衡法的辐射时间序列法是用于计算设计用空调冷负荷的简化方法,它可以有效替代如传递函数法、等效时间温度法等其它非热平衡简化计算方法计算方法。

状态空间法是在时间上保持连续,空间上离散,将偏微分方程组转化为常微分方程组,并求解所研究系统的传热特性, 采用该方法的以EnergyPlus和DeST软件为代表,EnergyPlus由美国能源部(Department of Energy,DOE)和劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory,LBNL)共同开发的一款建筑能耗模拟引擎,在本次设计中的热负荷计算将主要运用这个软件。但它并不适用于全年能耗模拟分析。

逐时冷负荷计算完成后,根据负荷和集热器的集热量,将进行太阳能集热器的选型.

太阳能集热器是太阳能光热利用系统的核心部件,集热器的集热性能优劣是制约整个系统运行的主要参数,平板型太阳能集热器一般由吸热板,透明盖板,保温层和外壳四部分组成吸热板是吸收太阳辐射能并向传热工质传递热量的部件.使集热器最大限度地吸收太阳辐射能.在吸热板上覆盖有选择性吸收涂层;为保护吸热板.在平板型集热器的上表面覆盖透明盖板;保温层是集热器中抑制吸热板通过传导向周围环境散热的部件:外壳是集热器中保护及固定吸热板,透明盖板和保温层的部件.具有一定的刚度和强度,有较好的密封性及耐腐蚀性。此次设计方案拟采用平板型太阳能集热器。

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