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[硕士论文] 王乐祥
土木工程;供热、供燃气、通风及空调工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:山东地区农村冬季供暖主要以传统的燃煤方式为主,随着煤炭、石油、天然气等化石燃料的不断减少,环境污染加剧,沼气和太阳能作为清洁可再生的能源,用在农村地区冬季供暖领域,不仅可以充分利用山东地区农村丰富的沼气生物质能和太阳能资源,同时可以解决单一能源供暖效果不佳的问题,而且还可以减少污染物的排放,保护环境。
  本文首先通过实地调研、问卷调查以及现场测试等方式对山东地区农村目前的供暖现状做了调查研究,得到农村建筑能耗较高,冬季采暖方式使用火炉、土炕、土暖气、电暖气等传统方式较多,太阳能和沼气在农村作为生活热水的来源使用的比较多,其他可再生能源使用率很低,在山东地区农村发展沼气和太阳能联合供暖拥有充足的资源,且农村居民拥有迫切的愿望改进目前的冬季采暖方式;接着针对山东地区农村目前的供暖现状,建立一种沼气和太阳能联合供暖系统,通过对系统各个构件进行设计计算,建筑热负荷,沼气池热负荷,太阳能集热等方面都满足农村居民的冬季采暖需求,在山东地区的农村建立沼气和太阳能联合供暖系统是一种节能减排的可持续供暖方式。
  然后通过建立山东地区农村沼气和太阳能联合供暖系统并运行,可以解决山东地区冬季沼气产气量低的问题,联合供暖系统的供暖回水进入沼气池,对沼气池进行加热,促进沼气产气。通过与传统燃煤供暖系统作对比,沼气和太阳能联合供暖系统比传统燃煤供暖系统更加节约能源,节能率可达75.92%,整个供暖季可以节约标准煤大约1860.86kg,节约资金大约2791.29元,同时室内热舒适性比传统燃煤供暖系统高很多,尤其是能解决冬季夜晚采暖问题,无需人员手动添加燃煤供暖。
  最后,通过TRNSYS系统模型的模拟结果与实验结果的对比,得到合适的TRNSYS系统模型,利用该TRNSYS系统模型对整个供暖季每日的室外空气平均温度和供暖季每日的室内空气温度进行模拟计算并整理成折线图,得到随着整个供暖期室外空气平均温度的变化,整个沼气和太阳能联合供暖系统也会做出相应的变化,这样不仅可以节约可再生能源沼气生物质能,还有利于减少碳排放,保护环境。通过TRNSYS系统计算整个供暖季供暖建筑物的总热负荷和壁式沼气热水器燃烧沼气所提供的热量,进一步计算得到整个供暖季山东地区的太阳能保证率,得到整个供暖季山东地区的太阳能保证率不低于0.57,超过设计值,说明山东地区在供暖季拥有充足的太阳能资源,进而得到沼气和太阳能联合供暖是可行的。
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