畢業(yè)論文(太陽能利用技術(shù))

1、畢 業(yè) 論 文題 目：太陽能供熱-制冷-采暖一體化應用校 名：蘭州交通大學姓 名：陳聰偉班 級：建筑環(huán)境與設備工程1班專 業(yè)：建筑環(huán)境與設備工程指導老師：袁俊摘要現(xiàn)代社會應是節(jié)約型的社會，而社會生活也應該是節(jié)約能耗的生活。而太陽能作為一種取之不竭用之不盡的新型環(huán)保能源已成為世界各國世界上能源探究工作中的一個重要課題。是我國在經(jīng)濟目前狀況下采取的較為簡單、經(jīng)濟、環(huán)保、可靠地建筑采暖及供熱節(jié)能辦法。太陽能作為一種熱輻射能源，是一種無污染的清潔能源，對于太陽能的開發(fā)利用已經(jīng)成為世界各國索取和利用新能源，進行節(jié)能、環(huán)保的重要探究項目之一，取得了較大的進展并已進入實用階段。近幾年隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和

2、對環(huán)境保護的重視，非凡是在今年提出的建設節(jié)約型社會的方針后，太陽能作為一種取之不盡用之不竭的新型環(huán)保新能源，一種較為簡單、經(jīng)濟、環(huán)保、可靠地改造建筑環(huán)境的方法，一種很適合我國經(jīng)濟目前狀況的采暖及供熱方式，在我國得到了大力的推廣和廣泛的使用。但是目前的太陽能系統(tǒng)只有單純的熱水供應或者制冷，目前一個真正的太陽能供熱-制冷-采暖一體化的控制理念及系統(tǒng)還沒有，所以值得我們更進一步的去研究。關(guān)鍵字：太陽能 新能源 太陽能采暖 太陽能供熱 太陽能熱水 太陽能供熱-制冷-采暖一體化目錄引言（緒論011、太陽能及其歷史.021.1太陽能031.2太陽能歷史.041.3太陽能集熱器選擇042、太陽能供熱-制冷-

3、采暖工作原理概括052.1太陽能制冷原理.062.2太陽能供熱水原理及設計注意問題072.3太陽能采暖原理.082.4太陽能制冷設備及輔助熱源選擇注意事項.093、解決太陽能組合系統(tǒng)過熱措施103.1立墻安裝集熱器的優(yōu)點114太陽能系統(tǒng)暖通管道布置注意事項115太陽能系統(tǒng)設備安裝注意事項12結(jié)論.13參考文獻.14指導教師評語15引言（緒論）地球上的化石能源主要有石油、煤炭、天然氣和海底甲烷水合物，目前，人類使用的能源主要有化石能源。由于這些礦物燃料的大量消耗，已導致全球氣候變暖，引起嚴重的生態(tài)環(huán)境問題，而且化石能源儲量有限，分布不均，有朝一日，必然枯竭。人類今后使用何種能源，這已成為擺在我們

4、面前的問題。太陽能遍布全球，取之不盡，用之不竭。對環(huán)境無污染，這是人類未來能源的最佳選擇。每年夏季南方經(jīng)常會拉閘限電，電是高品位能源，而熱是低品位能源，大量的浪費電資源將導致化石能源的枯竭，中國每年建筑能耗占50%，暖通空調(diào)占其中的70%，這么大的數(shù)據(jù)我們?yōu)槭裁床贿x擇更清潔的能源呢？甘肅省在未來5年之內(nèi)修建的建筑必須強制實行太陽能建筑一體化，證明太陽能是一種受歡迎的清潔能源。1、太陽能及其歷史據(jù)記載，人類利用太陽能已有3000多年的歷史。將太陽能作為一種能源和地力 加以利用，只有300多年的歷史。真正將太陽能作為“近期急需的補充能源”，“未來能源結(jié)構(gòu)的基礎”，則是近來的事。 1.1、太陽能 太

5、陽能（solar energy）,一般是指太陽光的輻射能量，在現(xiàn)代一般用作發(fā)電、熱水供應。自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為保護食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。但在化石燃料減少下，才有意義把太陽能進一步發(fā)展。太陽能的利用有被動式和主動式兩種方式。太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風能、熱能、水的勢能。 太陽能能源是來自地球外部天體的能源人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。正是各種植物通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)變成化學能在植物體內(nèi)貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地

6、質(zhì)年代形成的。他們的實質(zhì)上由古代生物固定下來的太陽能，此外，水能、風能等都是由太陽能轉(zhuǎn)化來的。1.2、太陽能歷史 20世紀70 年代以來，太陽能科技突飛猛進 ，太陽能利用日新月異，近代太陽能利用歷史可以從1615年法國工程師所羅門.德.考克斯在世界上發(fā)明第一臺太陽能驅(qū)動的發(fā)動機算起。 在1615-1900年之間，世界上又研制成多臺太陽能動力裝置和一些其他太陽能裝置。1.3太陽能集熱器選擇 我國目前使用的太陽能集熱器可以分為兩類：平板型太陽能集熱器和真空管型太陽能集熱器。.平板型太陽能集熱器一般是由吸熱板、蓋板、保溫板和外殼組成。其對吸熱板的的技術(shù)要求：有一定的承壓能力；與工作介質(zhì)的相容性好；熱

7、傳遞性能好；加工工藝簡單； .真空管型太陽能集熱器包括全玻璃真空管型太陽能集熱器和熱管式真空管型太陽能集熱器。但是現(xiàn)在好多工程都使用熱管式真空管集熱器。它有以下優(yōu)點：耐冰凍啟動快保溫性能好承壓能力強耐熱沖擊性能好運行安全可靠易于安裝維修等優(yōu)點。 . 熱管式真空管型太陽能集熱器主要是由熱管、吸熱板、真空玻璃管三部分組成。其工作原理:太陽光透過玻璃照射到吸熱板上，吸熱板吸收的熱量使熱管內(nèi)的工質(zhì)汽化，被汽化的工質(zhì)升到熱管冷凝端，放出汽化潛熱后冷凝成液體，同時加熱水箱或聯(lián)箱中的水，工質(zhì)又在重力作用下流回熱管的下端，如此反復工作，不斷地將吸收的輻射能傳遞給需要加熱的介質(zhì)。但是注意的是這種單方向傳熱的特點

8、是熱管性能所決定的，為了確保熱管的工作正常，熱管真空管與地面傾角應大于10。2、太陽能供熱-制冷-采暖工作原理概括太陽能供熱-制冷-采暖系統(tǒng)的建立，主要是為了達到人們正常生活所需的冬暖夏涼及24小時熱水的供應，當代暖通空調(diào)強調(diào)的是溫度、濕度、潔凈度、氣流速度，簡稱“四度”，系統(tǒng)的建立再利用先進的自動控制手段實現(xiàn)不間斷的提供人們想要的環(huán)境條件。更重要的一點是強烈響應國家的節(jié)能政策，應用此系統(tǒng)可以控制建筑能耗在70%左右，達到節(jié)能環(huán)保的雙重目的。2.1太陽能制冷原理 制冷原理（夏季）：被太陽能集熱器加熱的熱水首先進入儲水箱，當熱水溫度達到一定值時，從儲水箱向吸收式制冷機組提供熱媒水；從吸收式制冷機

9、組流出并已降溫的熱水流回到儲水箱，再由太陽能集熱器加熱成高溫熱水；吸收式制冷機組產(chǎn)生的冷媒水流到空調(diào)箱，以達到制冷空調(diào)的目的；當太陽能不足以提供高溫的熱媒水時，可由輔助熱源補充熱量。 其中的冷水機組是溴化鋰吸收式制冷機組。它的工作原理是：夏季制冷機發(fā)生器的熱源是太陽能集熱器加熱的儲熱水箱中的熱水。冷凝器和吸收器的冷卻水由冷卻塔供應。被蒸發(fā)器冷卻的冷凍水通入風機排管內(nèi)以冷卻空氣，將此冷風送入空調(diào)房間以達到降溫的目的。冬季，儲熱水箱的熱水通入風機排管內(nèi)以加熱空氣，該熱風送入房間以達到采暖的目的。夏季，儲熱水箱上部溫度低于75，或冬季風機排管入口熱水溫度低于40，或供熱水溫度低于50時，裝在儲熱水箱

10、旁邊的輔助熱源則投入使用。 為什要用溴化鋰吸收式制冷機組而不用壓縮式制冷機組？ 這是因為溴化鋰吸收式制冷機組所需要的熱媒溫度較低而且他所需的蒸發(fā)溫度較低。他們之間的工作原理是不相同的。壓縮式制冷機組主要由壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器四大部件構(gòu)成。壓縮式制冷機組主要是依靠蒸發(fā)器吸收低溫物體的熱量，通過冷凝器進行放熱的系統(tǒng)。而吸收式制冷機組是由于沸點不同和密度差而進行工作的。選取溴化鋰吸收式制冷機組設計應該注意什么問題？ 通過有關(guān)資料表明當濃度過高或溫度過低時均易形成結(jié)晶。所以設計時應考慮溴化鋰具有較強的腐蝕性氣密性要求高濃度過高或溫度過低時會發(fā)生結(jié)晶。2.2太陽能供熱水原理及設計注意問題將太陽

11、能集熱器加熱的熱水直接通向生活熱水儲水箱中的換熱器，通過換熱器就可以把儲水箱中的冷水逐漸加熱以使用。最普通的太陽能熱水裝置由集熱器、儲水箱、連接管道組成。不同的連接方式構(gòu)成了不同的熱水裝置的類型。太陽能熱水裝接按其流動方式分為循環(huán)式、直流式、整體式。按其動力的來源分為自然循環(huán)式和強制循環(huán)式兩種。自然循環(huán)是由于集熱器中與儲熱水箱中的水的溫差，產(chǎn)生比重差，形成系統(tǒng)的熱虹吸壓頭，使得熱水由上循環(huán)管進入水箱的上部，同時箱底的冷水由下循環(huán)管流入集熱器形成循環(huán)。但是為了防止系統(tǒng)在夜間產(chǎn)生倒流現(xiàn)象及維持必要的熱虹吸壓頭，儲熱水箱必須置于集熱器的上方。對于選用和設計太陽能熱水系統(tǒng)時注意的問題1.在選擇系統(tǒng)時，

12、不必考慮系統(tǒng)的流動方式對全日效率會產(chǎn)生什么影響，主要應根據(jù)用戶要求，當?shù)氐臍夂驐l件，建筑情況和成本，因地制宜選用合適的系統(tǒng)。2.在設計強制循環(huán)系統(tǒng)時，在保證當天用熱水的溫度條件下，應盡量選擇功率合適的水泵。3.在設計自然循環(huán)系統(tǒng)時，不用片面強調(diào)增大集熱器與水箱間的高差或采用過粗的循環(huán)管來增大系統(tǒng)流量。這樣做不但不能提高系統(tǒng)效率。相反增加了管子的散熱面積和熱容，反而會使系統(tǒng)效率降低。高差應與系統(tǒng)阻力結(jié)合起來考慮，以保證水箱中的水在一天內(nèi)通過集熱器一次就夠了。為了防止儲熱水箱的水在夜晚會倒流散熱，水箱底比集熱器一般高出0.3-0.5米是必要的。4.定溫放水的熱水系統(tǒng)的優(yōu)點僅在于能提前得到溫度合乎要

13、求的可用的熱水。對于各種系統(tǒng)，只要熱水溫度水平相同的情況，他們的日效率應該是差別不大的。 2.3太陽能采暖原理 基本原理：被太陽能集熱器加熱的熱水首先進入儲水箱；當熱水溫度達到一定值時，從儲水箱直接向空調(diào)箱提供熱水，以達到供熱采暖的目的；當太陽能不能滿足要求時，有輔助熱源提供熱量。3、解決太陽能組合系統(tǒng)過熱措施 （1）將傳熱介質(zhì)液體從集熱器迅速排放到膨脹罐。（2）采用回流技術(shù)是傳熱介質(zhì)離開集熱器。（3）保持足夠的壓力阻止傳熱介質(zhì)在集熱器中沸騰。（4）將過剩的熱量傳送到地下排管中去。（5）將過剩的熱量傳送到環(huán)境空氣中去。（6）及時排出部分生活熱水以降低儲水箱底部的溫度。（7）阻止一部分集熱器熱量

14、以降低儲水箱底部溫度。（8）立墻面上安裝集熱器有利于緩解過熱。3.1立墻安裝集熱器的優(yōu)點 我們?nèi)粘Ｉ钪挟斚募緵]有采暖熱負荷時，不利的入射角會自動減少集熱器的熱量產(chǎn)出，從而有利于緩解系統(tǒng)的過熱問題；當冬季有采暖熱負荷時，對于大多數(shù)需要采暖的高緯度地區(qū)，冬季較低的太陽高度角反而會增加集熱器的熱量產(chǎn)出。有些安裝的問題也要考慮到氣象的問題。4太陽能系統(tǒng)暖通管道布置注意事項4.1注意承壓頂水或熱水器有兩種情況可能會發(fā)生單向泄壓飯流水的現(xiàn)象：.若熱水器內(nèi)水溫較高，產(chǎn)生蒸汽，系統(tǒng)內(nèi)壓力達到設計臨界值，泄壓閥開啟，自動泄壓（屬于正?，F(xiàn)象）.若安裝地點自來水供水壓力較大，超過設計臨界值，單向泄壓閥開啟，自動泄

15、壓，此時必須與經(jīng)銷商聯(lián)系，在單向閥前加裝減壓穩(wěn)定閥，泄壓口不能堵塞。4.2熱水管道的安裝注意事項：.用于熱水供應的塑料管或復合塑料管，應選用熱水型而不得選用冷水型的，如PP-R管，熱水管道應采用公稱壓力不低于2.0MPa等級的管材和管件，而冷水管可采用公稱壓力不低于1.0MPa等級的管材和管件；鋼塑復合管，其冷、熱水型管材內(nèi)襯材料是不同的。.由于熱水供應系統(tǒng)在升溫和運行過程中會析出氣體，因此安裝管道應注意坡度，熱水橫管應有0.003的坡度，以利于放氣和排水。在上行下給式系統(tǒng)供水的最高點應設排氣裝置；下行上給式系統(tǒng)，可利用最高層的熱水龍頭放氣；管道系統(tǒng)的泄水可利用最底層的熱水龍頭或者在立管下端設

16、置泄水絲堵。 .熱水管道應盡量利用自然彎補償熱伸縮，直線管段過長應設置補償器。5太陽能系統(tǒng)附件安裝注意事項.排氣裝置：上行下給式系統(tǒng)的配水干管最高處及向上抬高的管段應設自動排氣閥，閥下設檢修閥。下行上給式系統(tǒng)可利用最高配水點放氣，當入戶支管上有分戶計量表時，應在各供水立管頂設自動排氣閥。集熱系統(tǒng)中充注防凍液時，集熱系統(tǒng)管路和設備應采用手動排氣裝置，不宜使用自動排氣裝置。.泄水裝置：在熱水管道系統(tǒng)的最低點及向下凹的管段 應設泄水裝置或利用最低配水點泄水。.自動溫度調(diào)節(jié)裝置:水加熱設備的熱媒或冷媒管道均應安裝溫度自動調(diào)節(jié)裝置；容積式、半容積式水加熱器內(nèi)被加熱的熱水溫度波動浮動應5；半即熱式、快速式水加熱器被加熱水的溫度波動浮動應3。.溫度計:水加熱設備、貯水器和冷熱水混合器上應裝溫度計；水加熱間的熱水供回水干管上應裝溫度計；溫度計的刻度范圍應為工作溫度范圍的2倍；溫度計安裝的位置應方便讀取數(shù)據(jù)。結(jié)論社會的發(fā)展離不開新技術(shù)的發(fā)展也離不開新能源的合理利用，在社會資源匱乏的中國我們只有運用新技術(shù)新能源來拯救中國未來的發(fā)展。太陽能建筑一體化勢不可擋，我們傳統(tǒng)的太陽能只能做到熱水供應或者采暖（極少），中國目前來說真正的一個主動式太陽能供熱制冷-采暖一體化的設備還沒有，因此我們必須用先進的技術(shù)手段區(qū)實現(xiàn)他們之間的有機結(jié)合。 在鼓勵創(chuàng)造節(jié)約型社會的同時，是否要考慮節(jié)水、節(jié)