毕业论文(太阳能利用技术)

毕业论文题 校 姓 班 专目：太阳能供热-制冷-采暖一体化应用 名：兰州交通大学 名：陈聪伟 级：建筑环境与设备工程 1 班 业：建筑环境与设备工程指导老师：袁俊摘要现代社会应是节约型的社会，而社会生活也应该是节约能耗的生活。而太阳能作 为一种取之不竭用之不尽的新型环保能源已成为世界各国世界上能源探究工作中的一 个重要课题。是我国在经济目前状况下采取的较为简单、经济、环保、可靠地建筑采暖 及供热节能办法。 太阳能作为一种热辐射能源，是一种无污染的清洁能源，对于太阳能的开发利用已 经成为世界各国索取和利用新能源，进行节能、环保的重要探究项目之一，取得了较大 的进展并已进入实用阶段。近几年随着我国经济的快速发展和对环境保护的重视，非凡 是在今年提出的建设节约型社会的方针后， 太阳能作为一种取之不尽用之不竭的新型环 保新能源，一种较为简单、经济、环保、可靠地改造建筑环境的方法，一种很适合我国 经济目前状况的采暖及供热方式，在我国得到了大力的推广和广泛的使用。但是目前的 太阳能系统只有单纯的热水供应或者制冷， 目前一个真正的太阳能供热-制冷-采暖一体 化的控制理念及系统还没有，所以值得我们更进一步的去研究。关键字： 太阳能 水新能源太阳能采暖太阳能供热太阳能热太阳能供热-制冷-采暖一体化目录引言（绪论……………………………………………………………………………01 1、太阳能及其历史…………………………………………………………….02 1.1 太阳能……………………………………………………………………………03 1.2 太阳能历史…………………………………………………………………….04 1.3 太阳能集热器选择…………………………………………………………04 2、太阳能供热-制冷-采暖工作原理概括……………………………05 2.1 太阳能制冷原理…………………………………………………………….06 2.2 太阳能供热水原理及设计注意问题………………………………07 2.3 太阳能采暖原理…………………………………………………………….08 2.4 太阳能制冷设备及辅助热源选择注意事项………………….09 3、解决太阳能组合系统过热措施………………………………………10 3.1 立墙安装集热器的优点…………………………………………………11 4 太阳能系统暖通管道布置注意事项…………………………………11 5 太阳能系统设备安装注意事项…………………………………………12 结论……………………………………………………………………………………..13 参考文献……………………………………………………………………………..14 指导教师评语………………………………………………………………………15引言（绪论）地球上的化石能源主要有石油、煤炭、天然气和海底甲烷水合物，目前，人类 使用的能源主要有化石能源。 由于这些矿物燃料的大量消耗， 已导致全球气候变暖， 引起严重的生态环境问题，而且化石能源储量有限，分布不均，有朝一日，必然枯 竭。人类今后使用何种能源，这已成为摆在我们面前的问题。太阳能遍布全球，取 之不尽，用之不竭。对环境无污染，这是人类未来能源的最佳选择。每年夏季南方 经常会拉闸限电，电是高品位能源，而热是低品位能源，大量的浪费电资源将导致 化石能源的枯竭，中国每年建筑能耗占 50%，暖通空调占其中的 70%，这么大的数 据我们为什么不选择更清洁的能源呢？甘肃省在未来 5 年之内修建的建筑必须强制 实行太阳能建筑一体化，证明太阳能是一种受欢迎的清洁能源。1、太阳能及其历史据记载，人类利用太阳能已有 3000 多年的历史。将太阳能作为一种能源和地力 加以利用，只有 300 多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源” ， “未来能 源结构的基础” ，则是近来的事。1.1、太阳能太阳能（solar energy）,一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电、热 水供应。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳 光晒干物件，并作为保护食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下， 才有意义把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式和主动式两种方式。太阳能 发电是一种新兴的可再生能源。 广义上的太阳能是地球上许多能量的来源， 如风能、 热能、水的势能。太阳能能源是来自地球外部天体的能源人类所需能量的绝大部分都直接或间接 地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下 来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质 年代形成的。他们的实质上由古代生物固定下来的太阳能，此外，水能、风能等都 是由太阳能转化来的。1.2、太阳能历史20 世纪 70 年代以来，太阳能科技突飞猛进 ，太阳能利用日新月异，近代太阳 能利用历史可以从 1615 年法国工程师所罗门.德.考克斯在世界上发明第一台太阳能 驱动的发动机算起。 在 1615-1900 年之间，世界上又研制成多台太阳能动力装置和 一些其他太阳能装置。1.3 太阳能集热器选择我国目前使用的太阳能集热器可以分为两类：平板型太阳能集热器和真空管型太阳能 集热器。 ⑴.平板型太阳能集热器一般是由吸热板、盖板、保温板和外壳组成。 其对吸热板的的技术要求：①有一定的承压能力； ②与工作介质的相容性好； ③热传递性能好； ④加工工艺简单； ⑵.真空管型太阳能集热器包括全玻璃真空管型太阳能集热器和热管式真空管型太阳 能集热器。但是现在好多工程都使用热管式真空管集热器。它有以下优点：①耐冰冻② 启动快③保温性能好④承压能力强⑤耐热冲击性能好⑥运行安全可靠⑦易于安装维修 等优点。 ⑶. 热管式真空管型太阳能集热器主要是由热管、吸热板、真空玻璃管三部分组成。 其工作原理:太阳光透过玻璃照射到吸热板上， 吸热板吸收的热量使热管内的工质汽 化，被汽化的工质升到热管冷凝端，放出汽化潜热后冷凝成液体，同时加热水箱或 联箱中的水，工质又在重力作用下流回热管的下端，如此反复工作，不断地将吸收 的辐射能传递给需要加热的介质。但是注意的是这种单方向传热的特点是热管性能 所决定的，为了确保热管的工作正常，热管真空管与地面倾角应大于 10°。2、太阳能供热-制冷-采暖工作原理概括太阳能供热-制冷-采暖系统的建立，主要是为了达到人们正常生活所需的冬暖夏凉 及 24 小时热水的供应，当代暖通空调强调的是温度、湿度、洁净度、气流速度，简称 “四度” ，系统的建立再利用先进的自动控制手段实现不间断的提供人们想要的环境条 件。更重要的一点是强烈响应国家的节能政策，应用此系统可以控制建筑能耗在 70%左 右，达到节能环保的双重目的。2.1 太阳能制冷原理制冷原理（夏季） ：被太阳能集热器加热的热水首先进入储水箱，当热水温度达到 一定值时，从储水箱向吸收式制冷机组提供热媒水；从吸收式制冷机组流出并已降温的 热水流回到储水箱，再由太阳能集热器加热成高温热水；吸收式制冷机组产生的冷媒水 流到空调箱，以达到制冷空调的目的；当太阳能不足以提供高温的热媒水时，可由辅助 热源补充热量。其中的冷水机组是溴化锂吸收式制冷机组。它的工作原理是：夏季制冷机发生器 的热源是太阳能集热器加热的储热水箱中的热水。 冷凝器和吸收器的冷却水由冷却塔供应。被蒸发器冷却的冷冻水通入风机排管内以冷却空气，将此冷风送入空调房间以达到 降温的目的。冬季，储热水箱的热水通入风机排管内以加热空气，该热风送入房间以达 到采暖的目的。夏季，储热水箱上部温度低于 75℃，或冬季风机排管入口热水温度低于 40℃，或供热水温度低于 50℃时，装在储热水箱旁边的辅助热源则投入使用。 ⑴为什要用溴化锂吸收式制冷机组而不用压缩式制冷机组？ 这是因为溴化锂吸收式制冷机组所需要的热媒温度较低而且他所需的蒸发温度较 低。 他们之间的工作原理是不相同的。 压缩式制冷机组主要由压缩机、 冷凝器、 节流阀、 蒸发器四大部件构成。压缩式制冷机组主要是依靠蒸发器吸收低温物体的热量，通过冷 凝器进行放热的系统。而吸收式制冷机组是由于沸点不同和密度差而进行工作的。 ⑵选取溴化锂吸收式制冷机组设计应该注意什么问题？ 通过有关资料表明当浓度过高或温度过低时均易形成结晶。所以设计时应考虑① 溴化锂具有较强的腐蚀性②气密性要求高③浓度过高或温度过低时会发生结晶。2.2 太阳能供热水原理及设计注意问题①将太阳能集热器加热的热水直接通向生活热水储水箱中的换热器， 通过换热器就可以 把储水箱中的冷水逐渐加热以使用。 最普通的太阳能热水装置由集热器、储水箱、连接管道组成。不同的连接方式构成 了不同的热水装置的类型。 太阳能热水装接按其流动方式分为循环式、 直流式、 整体式。 按其动力的来源分为自然循环式和强制循环式两种。 自然循环是由于集热器中与储热水箱中的水的温差，产生比重差，形成系统的热虹 吸压头，使得热水由上循环管进入水箱的上部，同时箱底的冷水由下循环管流入集热器 形成循环。但是为了防止系统在夜间产生倒流现象及维持必要的热虹吸压头，储热水箱 必须置于集热器的上方。 ②对于选用和设计太阳能热水系统时注意的问题 1.在选择系统时，不必考虑系统的流动方式对全日效率会产生什么影响，主要应根据用 户要求，当地的气候条件，建筑情况和成本，因地制宜选用合适的系统。 2.在设计强制循环系统时，在保证当天用热水的温度条件下，应尽量选择功率合适的水 泵。 3.在设计自然循环系统时， 不用片面强调增大集热器与水箱间的高差或采用过粗的循环 管来增大系统流量。 这样做不但不能提高系统效率。 相反增加了管子的散热面积和热容，反而会使系统效率降低。高差应与系统阻力结合起来考虑，以保证水箱中的水在一天内 通过集热器一次就够了。为了防止储热水箱的水在夜晚会倒流散热，水箱底比集热器一 般高出 0.3-0.5 米是必要的。 4.定温放水的热水系统的优点仅在于能提前得到温度合乎要求的可用的热水。 对于各种 系统，只要热水温度水平相同的情况，他们的日效率应该是差别不大的。2.3 太阳能采暖原理基本原理：被太阳能集热器加热的热水首先进入储水箱；当热水温度达到一定 值时，从储水箱直接向空调箱提供热水，以达到供热采暖的目的；当太阳能不能满足要 求时，有辅助热源提供热量。3、解决太阳能组合系统过热措施（1）将传热介质液体从集热器迅速排放到膨胀罐。 （2）采用回流技术是传热介质离开集热器。 （3）保持足够的压力阻止传热介质在集热器中沸腾。 （4）将过剩的热量传送到地下排管中去。 （5）将过剩的热量传送到环境空气中去。 （6）及时排出部分生活热水以降低储水箱底部的温度。 （7）阻止一部分集热器热量以降低储水箱底部温度。 （8）立墙面上安装集热器有利于缓解过热。3.1 立墙安装集热器的优点我们日常生活中当夏季没有采暖热负荷时， 不利的入射角会自动减少集热器的热量 产出，从而有利于缓解系统的过热问题；当冬季有采暖热负荷时，对于大多数需要采暖 的高纬度地区，冬季较低的太阳高度角反而会增加集热器的热量产出。有些安装的问题 也要考虑到气象的问题。4 太阳能系统暖通管道布置注意事项 4.1 注意承压顶水或热水器有两种情况可能会发生单向泄压饭流 水的现象：①.若热水器内水温较高，产生蒸汽，系统内压力达到设计临界值，泄压阀开启，自动 泄压（属于正常现象）②.若安装地点自来水供水压力较大，超过设计临界值，单向泄压阀开启，自动泄压， 此时必须与经销商联系，在单向阀前加装减压稳定阀，泄压口不能堵塞。4.2 热水管道的安装注意事项：①.用于热水供应的塑料管或复合塑料管，应选用热水型而不得选用冷水型的，如 PP-R 管，热水管道应采用公称压力不低于 2.0MPa 等级的管材和管件，而冷水管可采用 公称压力不低于 1.0MPa 等级的管材和管件；钢塑复合管，其冷、热水型管材内衬材料 是不同的。 ②.由于热水供应系统在升温和运行过程中会析出气体，因此安装管道应注意坡度， 热水横管应有 0.003 的坡度，以利于放气和排水。在上行下给式系统供水的最高点应设 排气装置；下行上给式系统，可利用最高层的热水龙头放气；管道系统的泄水可利用最 底层的热水龙头或者在立管下端设置泄水丝堵。 ③.热水管道应尽量利用自然弯补偿热伸缩，直线管段过长应设置补偿器。5 太阳能系统附件安装注意事项⑴.排气装置：上行下给式系统的配水干管最高处及向上抬高的管段应设自动排气阀， 阀下设检修阀。 下行上给式系统可利用最高配水点放气， 当入户支管上有分户计量表时， 应在各供水立管顶设自动排气阀。集热系统中充注防冻液时，集热系统管路和设备应采 用手动排气装置，不宜使用自动排气装置。 ⑵.泄水装置：在热水管道系统的最低点及向下凹的管段 应设泄水装置或利用最低 配水点泄水。 ⑶.自动温度调节装置:水加热设备的热媒或冷媒管道均应安装温度自动调节装置； 容积式、半容积式水加热器内被加热的热水温度波动浮动应《±5℃；半即热式、快速 式水加热器被加热水的温度波动浮动应《±3℃。 ⑷.温度计:水加热设备、贮水器和冷热水混合器上应装温度计；水加热间的热水供回 水干管上应装温度计；温度计的刻度范围应为工作温度范围的 2 倍；温度计安装的位置 应方便读取数据。结论社会的发展离不开新技术的发展也离不开新能源的合理利用，在社会资源匮乏的中国 我们只有运用新技术新能源来拯救中国未来的发展。太阳能建筑一体化势不可挡，我们 传统的太阳能只能做到热水供应或者采暖（极少） ，中国目前来说真正的一个主动式太 阳能供热—制冷-采暖一体化的设备还没有，因此我们必须用先进的技术手段区实现他 们之间的有机结合。 在鼓励创造节约型社会的同时，是否要考虑节水、节电、节能、节地的因素呢？主 动式太阳能供热—制冷-采暖一体化的实现必将为我们的生活带来意想不到的效果。参考文献⑴.王长贵、郑瑞澄主编，新能源在建筑中的应用。 北京：中国电力出版社，2003 ⑵.建筑施工手册编写组。北京：中国建筑工业出版社，2003 ⑶.陆耀庆主编。实用供热空调设计手册，北京：清华大学出版社，1993 ⑷.空调用制冷技术，清华大学暖通教研组编写。 ⑸.小型太阳能制冷机研究，天津大学暖通教研室，1979 ⑹.太阳能制冷空调系统介绍，上海工业建筑设计院，1998 ⑺.国外太阳能供热制冷，国家建委建筑科学研究院建筑情报研究所，1998指导教师评语：