獨(dú)棟別墅太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、1緒論1.1課題背景及目的新能源的開(kāi)發(fā)與節(jié)能是解決能源短缺的兩個(gè)關(guān)鍵途徑，太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)因其突出的節(jié)能與環(huán)保特點(diǎn)而具有廣泛和美好的前景。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步，世界能源消費(fèi)量的大幅度增長(zhǎng)，能源和環(huán)境成為當(dāng)今世界突出的兩大社會(huì)問(wèn)題。人類(lèi)社會(huì)目前消費(fèi)的能源，包括建筑用能，主要是煤炭、石油和天然氣等石化能源。這些能源，資源有限，不可再生，終究要枯竭。而且傳統(tǒng)能源，像煤、石油等，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。我國(guó)的能源消耗量大，利用率低，據(jù)統(tǒng)計(jì)20世

2、紀(jì)80年代我國(guó)能源系統(tǒng)總的能源利用率只有30％，比國(guó)外先進(jìn)水平低近20個(gè)百分點(diǎn)。而且隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)自己居住環(huán)境條件的舒適性要求越來(lái)越高，從而造成建筑能源的消耗不斷增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)建筑能耗已占社會(huì)總能耗的30％～50％，太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用將成為能源利用可持續(xù)發(fā)展和節(jié)約能源的重要措施之一，人們把能源利用的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用上來(lái)。太陽(yáng)能以其取之不盡、廉價(jià)、安全、無(wú)需運(yùn)輸、清潔無(wú)污染等特點(diǎn)受到人們的重視，光熱

3、、光電、光化學(xué)等太陽(yáng)能利用技術(shù)已迅速地發(fā)展起來(lái)。由于太陽(yáng)能受季節(jié)和天氣影響較大、熱流密度低，導(dǎo)致各種形式的太陽(yáng)能直接熱利用系統(tǒng)在應(yīng)用上都受到一定的限制。隨著生活水平的提高，熱用戶(hù)對(duì)于供熱的要求也越來(lái)越高，太陽(yáng)能利用的一些局限性日益顯現(xiàn)出來(lái)：在太陽(yáng)輻照時(shí)間少的國(guó)家和地區(qū)，其應(yīng)用受到很大限制；白天集熱板板面溫度的上升會(huì)導(dǎo)致集熱效率下降；而在夜間或陰雨天沒(méi)有足夠的太陽(yáng)輻射時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全天候的連續(xù)供熱，如采用輔助加熱方式，勢(shì)必又要消耗大量的其它

4、能源；其加熱周期較長(zhǎng)；通常規(guī)的太陽(yáng)熱水器需要在房頂設(shè)水箱，在夜間氣溫較低時(shí)，儲(chǔ)水箱和集熱器向外界散熱造成大量的熱量損失。為克服太陽(yáng)能利用中的上述問(wèn)題，人們不斷探索各種新的更高效的能源利用技術(shù)，太陽(yáng)能熱泵技術(shù)在此過(guò)程中受到了相當(dāng)?shù)闹匾暎蚱浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，效率較高而被廣泛采用。因此研究與合理利用太能能熱水系統(tǒng)是我國(guó)能源開(kāi)發(fā)利用的重要任務(wù)。1.2目前研究現(xiàn)狀早在20世紀(jì)50年代初，太陽(yáng)能熱利用的先驅(qū)者Jodan和Therkeld就指出了

5、太陽(yáng)能熱泵的優(yōu)越性，即可同時(shí)提高太陽(yáng)能集熱器效率和熱泵系統(tǒng)性能。隨后，日本、美31.3發(fā)展趨勢(shì)二十世紀(jì)50年代，太陽(yáng)能利用領(lǐng)域出現(xiàn)了兩項(xiàng)重大的突破：一是1954年美國(guó)諾貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出6%的實(shí)用型單晶硅電池，二是1955年以色列Tab提出選擇性吸收表面概念和理論并研制成功選擇性太陽(yáng)吸收涂層。這兩項(xiàng)突破既是太陽(yáng)能利用進(jìn)入現(xiàn)代發(fā)展時(shí)期的跨時(shí)代標(biāo)志，也是人類(lèi)能源技術(shù)又一次變革的技術(shù)基礎(chǔ)。70年代以來(lái)，鑒于常規(guī)能源供給的有限性和環(huán)保壓力的增加，

6、世界上許多國(guó)家掀起了開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的熱潮。開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能成為各國(guó)制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。進(jìn)三十年來(lái)，太陽(yáng)能利用技術(shù)在研究開(kāi)發(fā)商業(yè)化生產(chǎn)、市場(chǎng)開(kāi)拓方面都獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，成為世界快速穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。包括太陽(yáng)能在內(nèi)的可再生能源在下世紀(jì)將會(huì)以前所未有的速度發(fā)展，逐步成為人類(lèi)的基礎(chǔ)能源之一。目前有50多家公司從事光伏發(fā)電技術(shù)有關(guān)的制造業(yè)，其中有6個(gè)太陽(yáng)電池制造廠和12個(gè)組件生產(chǎn)廠，年生產(chǎn)組件11兆峰瓦。累計(jì)裝機(jī)容量約40兆峰瓦。由于

7、太陽(yáng)能資源豐富、清潔無(wú)污染，既屬于一次能源又屬于可再生能源，雖然其能源密度低、能量供應(yīng)具隨機(jī)性和間歇性，使太陽(yáng)能的利用受到一定的限制，但隨著技術(shù)條件的不斷進(jìn)步，將逐漸解決目前太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)所存在的一些問(wèn)題，使其理論不斷得到完善，從而太陽(yáng)能將作為輔助熱源應(yīng)用在空調(diào)、制冷、供暖等各方面，具有廣闊的發(fā)展前景。而我國(guó)處于利用太陽(yáng)能較有利的區(qū)域內(nèi)，只要具有一定的技術(shù)水平和必要的資金投入就可以自由利用。因此采用太陽(yáng)能熱泵技術(shù)不僅會(huì)極大的減少我國(guó)石化