毕业论文：我国太阳能供暖的研究与分析.doc

我国太阳能供暖的研究与分析 摘 要 我国建筑采暖能耗不断下降，太阳能热利用产品性能日益提高，太阳能供暖逐渐受到人们的重视。针对这种情况，本文介绍了国内外太阳能供暖的发展现状，分析了我国主要采暖地区所处的建筑热工分区和太阳能资源分区，采用建筑能耗模拟分析软件，对我国十个城市中常见的多层居住建筑进行了太阳能供暖的研究，研究的内容包括不同区域太阳能供暖保证率的变化，遮阳措施对太阳能供暖保证率的影响，不同集热器类型、不同系统形式对太阳能供暖系统的影响，以及太阳能供暖的经济性分析。 关键词 建筑热工与太阳能资源分区 能耗模拟分析 太阳能保证率 集热器与系统形式 序言 太阳能供暖方式可分为主动式和被动式两种方式。随着我国各类建筑节能设计标准的发布，被动式太阳能采暖已经被逐渐实施，这种采暖方式多由建筑师统一考虑。主动式太阳能供暖可以分为太阳能空气加热供暖和太阳能热水供暖系统。太阳能热水供暖系统又可分为太阳能季节蓄热和太阳能短期蓄热供暖系统。主动式采暖在我国起步较晚，目前国内外技术应用最为成熟，最适宜于市场化运作的为太阳能短期蓄热的热水供暖系统，本文仅对这种系统予以讨论，若无特殊说明，下文中的太阳能供暖系统均指此系统。 国内外太阳能供暖的发展现状 近年来，用于生活热水用途的太阳能集热器的不断增加证明了太阳加热系统的成熟和可靠。每天在世界各地运行的太阳热水系统向人们展示着太阳能的生态化和无公害。受太阳能热水系统成功应用的启发，越来越多人们在考虑将太阳能用于供暖中。太阳加热系统与短期蓄热的结合、建筑供暖能耗的不断下降已经使人们能够接受在建筑中采用太阳能供暖系统的经济性能。 2.1国外 太阳能供暖在欧洲发达国家增长迅猛，如奥地利、丹麦、德国和瑞士等国的太阳能供暖系统已经占有很高的市场份额，约为整个太阳能热利用的20%~50%，图1为上述四国1997年的统计。 图1. 1997年部分国家太阳能供暖占太阳能热利用的份额 图2. 到2010年欧盟国家太阳能集热器安装的目标 根据欧盟委员会发布的《能源的未来：可再生能源》白皮书，到2010年，欧盟将安装1亿m2的太阳能集热器，其中太阳能供暖系统将占1900万m2。图2为到2010年欧盟太阳能热利用的年度目标计划。 2.2国内 我国拥有世界上最大的太阳能热利用市场，保守估计约占世界的40%，在这其中太阳能热水系统几乎占100%。近年来，我国建筑供暖能耗不断下降，太阳能热利用产品性能日益提高，太阳能供暖逐渐受到人们的重视，在北京等地相继建成了一些太阳能供暖项目，如：北京清华阳光公司办公楼，北京太阳能研究所办公楼，北京平谷新农村村民住宅等。这些项目有些采用U型管式真空管集热器，有些采用热管式真空管集热器，有的则采用平板型集热器，系统设计各不相同，各有特点，多由太阳能热利用企业自行设计、安装，大多没有建筑设计单位的参与。 同国外的情况相比，我们的技术比较落后，太阳能供暖系统的设计大多仍然停留在简单估算的水平上，没有成熟、成套的设计方法或软件，而我国的能源形势却日趋严峻，且太阳能资源比欧洲国家要丰富许多，因此我国的太阳能供暖亟需也应该得到进一步发展。 我国的建筑热工与太阳能资源分区 3.1建筑热工设计分区 根据国家标准民用建筑热工设计规范 图3. 我国的建筑热工设计分区 图4. 我国的太阳能资源分区 3.2太阳能资源分区 如图4所示，我国的太阳能资源分为四类地区，即一类：太阳辐照量大于6700MJ/m2·年的资源丰富区。二类：太阳辐照量在5400～6700MJ/m2·年的资源较富区。三类：太阳辐照量在4200～5400MJ/m2·年的资源一般区。四类：太阳辐照量在小于4200MJ/m2·年的资源贫乏区。 3.3采暖区的太阳能资源状况 我国同一热工设计分区的太阳能资源有所不同，但2/3以上的采暖地区属二类以上地区，其余的采暖地区包括东北、河南、江苏大部，内蒙古、河北、山东、山西、陕西的部分地区也都属三类地区，表1给出了我国部分采暖区的太阳能资源分布情况。需要特别指出的是，从图5来看，太阳能供暖比较发达的欧洲国家其太阳能资源仅相当于我国的三类或四类地区，即资源一般或贫乏区。因此我国的采暖地区的太阳能资源比较丰富，有利于推广太阳能供暖。 图5 世界太阳能资源分布 表1 我国不同热工设计分区的太阳能资源概况。 采暖地区 热工设计分区 太阳能资源分区 代表城市 黑龙江、吉林、辽宁大部分，内蒙古部分地区 严寒 三类 长春 内蒙古大部、新疆北半部、山西、甘肃、河北、部分地区 严寒 二类 沈阳、乌鲁木齐 青海大部、新疆、西藏部分地区 严寒 一类 西宁 山西南部、河南大部分及安徽、山东、陕西、江苏部分 寒冷 三类 西安 山西北部、河北北部、北京、天津、山东西北部、陕北及甘肃东部、甘肃南部 寒冷 二类