獨棟別墅太陽能供熱系統(tǒng)的設計-畢業(yè)設計

1、1緒論1.1課題背景及目的新能源的開發(fā)與節(jié)能是解決能源短缺的兩個關鍵途徑，太陽能供熱系統(tǒng)因其突出的節(jié)能與環(huán)保特點而具有廣泛和美好的前景。隨著經濟發(fā)展和科技進步，世界能源消費量的大幅度增長，能源和環(huán)境成為當今世界突出的兩大社會問題。人類社會目前消費的能源，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，會對環(huán)境造成嚴重的污染。我國的能源消耗量大，利用率低，據統(tǒng)計20世

2、紀80年代我國能源系統(tǒng)總的能源利用率只有30％，比國外先進水平低近20個百分點。而且隨著生活水平的不斷提高，人們對自己居住環(huán)境條件的舒適性要求越來越高，從而造成建筑能源的消耗不斷增加，據統(tǒng)計建筑能耗已占社會總能耗的30％～50％，太陽能供熱系統(tǒng)在建筑中的應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轉移到可再生能源的開發(fā)和利用上來。太陽能以其取之不盡、廉價、安全、無需運輸、清潔無污染等特點受到人們的重視，光熱

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

4、能源；其加熱周期較長；通常規(guī)的太陽熱水器需要在房頂設水箱，在夜間氣溫較低時，儲水箱和集熱器向外界散熱造成大量的熱量損失。為克服太陽能利用中的上述問題，人們不斷探索各種新的更高效的能源利用技術，太陽能熱泵技術在此過程中受到了相當的重視，因其結構簡單，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)是我國能源開發(fā)利用的重要任務。1.2目前研究現狀早在20世紀50年代初，太陽能熱利用的先驅者Jodan和Therkeld就指出了

5、太陽能熱泵的優(yōu)越性，即可同時提高太陽能集熱器效率和熱泵系統(tǒng)性能。隨后，日本、美31.3發(fā)展趨勢二十世紀50年代，太陽能利用領域出現了兩項重大的突破：一是1954年美國諾貝爾實驗室研制出6%的實用型單晶硅電池，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吸收涂層。這兩項突破既是太陽能利用進入現代發(fā)展時期的跨時代標志，也是人類能源技術又一次變革的技術基礎。70年代以來，鑒于常規(guī)能源供給的有限性和環(huán)保壓力的增加，

6、世界上許多國家掀起了開發(fā)利用太陽能的熱潮。開發(fā)利用太陽能成為各國制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內容。進三十年來，太陽能利用技術在研究開發(fā)商業(yè)化生產、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展，成為世界快速穩(wěn)定發(fā)展的新興產業(yè)之一。包括太陽能在內的可再生能源在下世紀將會以前所未有的速度發(fā)展，逐步成為人類的基礎能源之一。目前有50多家公司從事光伏發(fā)電技術有關的制造業(yè)，其中有6個太陽電池制造廠和12個組件生產廠，年生產組件11兆峰瓦。累計裝機容量約40兆峰瓦。由于

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