太阳能供暖/热水组合系统的实验与模拟研究

针对目前我国能源短缺和环境问题,本文提出了利用太阳能和其他辅助能源,既能为家庭提供生活热水又能用于采暖的太阳能采暖/热水组合系统。并将太阳的辐射能分为高、中、低三个层次,辐射量高时太阳能直接供热,为中时将太阳能作为热泵的低温热源,采用热泵辅助,为低时采用电加热辅助,做到能量的梯级利用。对太阳能供暖/热水组合系统进行模拟,分析不同的集热器面积,供热/蓄热水箱体积,供暖面积下,系统的不同运行性能和耗能。分析各参数的取值对系统性能的影响。进行有生活热水负荷时水箱温度变化情况下的模拟,分析热水负荷对采暖稳定性的影响。根据模拟计算的结论,并结合天津地区的气候特点和用户使用情况,建立一套太阳能供暖/热水组合实验系统及数据采集系统。对组合系统的整体运行性能进行实验研究。得到冬季供暖时:系统水箱温度的变化;室内温度的变化;还有太阳能所提供的能量,辅助加热所消耗的能量及各自所占比例。由于太阳能能量密度低、昼夜及季节性规律变化,存在间隙性、不可靠性等问题,使它的应用受到很大的限制。针对以上问题,本文还对太阳能的热存储特性进行研究。太阳能热存储可扩大太阳能热利用的时间范围,提高太阳能利用效率。