太阳能夏储冬采应用研究

发布时间：2020-05-17 01:31

【摘要】：太阳能夏储冬采即利用土壤把春、夏、秋季节较为丰富的太阳能转化为热能储存起来。在冬季将储存起来的热能取出来为建筑供暖。实现了太阳能跨季节利用的目的。本文针对于太阳能夏储冬采系统中的土壤储热部分进行研究。针对于不同的埋管间距,不同的运行条件,建立了地埋管换热器的三维物理模型进行模拟。本文利用GAMBIT软件,建立了埋管间距分别为2米、3米、4米的模型,根据实际情况设置其各部分的参数。导入Fluent软件里进行模拟,利用UDF程序完成了对入口流速的实际控制。在模拟时,建立了9种不同的取热条件,分析不同情况下的取热效率以及热利用率。本文希望实现太阳能高温储热,即将土壤加热到80℃以上的高温。储存到土壤中的热量直接为建筑供暖。而不与传统的地源热泵相结合的方式,可以极大的减少运行费用。所以在开始模拟之前先进行了试模拟,利用较为简单的模型分析达到高温储热的目的能否实现。经过初步的模拟分析,高温储热的设想可以实现。在进行实际模型模拟的过程中发现,在系统刚开始运行的几年里,取热效果并不理想。随着运行时间的增加,效果越来越明显。在系统运行到第四年的时候,蓄热量和取热量趋于平衡,效率最高。而系统运行达到平衡时的效率即为系统为建筑供暖的设计参数。所以针对之前提出的不同情况进行了4年的模拟,取第四年的最终数据作为设计依据。并对四年中不同情况的数据变化进行分析,分析其优劣性。最终根据所得数据,以具体建筑为例,将本系统和传统的燃煤锅炉进行对比,分析其经济性和环保效益。
【图文】：

太阳能

太阳能是一种清洁可再生能源，在所有的可再生能源中，太阳能分布最广，获取最容易[21]。我国地处北半球欧亚大陆的东部，具有较为丰富的太阳能资源。太阳能储热可分为显热储存、相变储存、化学反应储存。显热储存即利用储热材料的热容量，通过升高或降低材料的温度而实现热量的储存或释放。相变储存即利用储热材料在热作用下发生相变而产生热量储存的过程。化学反应储存即利用化学反应的反应热的形式来进行储存。其中，显热储存原理简单，可用材料资源广泛，成本更相对低廉，研究起步早，实际社会应用也比较广泛，且已经发展到商业开发的水平。目前，对于太阳能显热储存来说，越来越多的人把目光投入地下，利用土壤做太阳能的长期储存容器，成本低，占地少，适合长期储存。具有良好的发展潜力。本文所研究的太阳能夏储冬采指的是将春、夏、秋三个季节的太阳能储存到土壤中，到冬天的时候使用，属于显热储存。2.2 太阳能夏储冬采系统的工作原理

简化模型,两管,管长,土壤温度

图 4-1 U 型地埋管简化模型1 所示，模型在长 8 米，宽 2 米，，深单 U 型地埋管，管长为 20 米，3 根。管径为 0.032m，U 型管两管间距联的方式连接。在蓄热 1500 小时之化模型蓄热 1500 小时后的土壤温度如图：
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK51

【参考文献】