摘 要

目前来说全球都面临着能源危机和环境被污染的严重问题，可以说全球变暖和能源危机是制约我国乃至全世界经济发展的主要问题，甚至现在已经到了为了抢夺能源资源不惜大打出手的地步，在这样的大环境下各国对于新型能源的开发和利用已经有越来越频繁的被提上议程，其中以太阳能利用为主要代表的新型能源更是受到了极大的关注。我做的关于太阳能热水系统的设计方案也是结合了第二版的民用建筑太阳能热水系统工程技术手册来进行的模型建立，我的论文是对于北京的一个住宅的太阳能热水系统来进行模拟仿真和设计中的数据计算，同时运用了TRNSYS软件建立了太阳能热水系统的模拟对所做的计算进行验证。对太阳能热水系统的效率和保证率进行分析，并且得出不同时间段的太阳能热水系统的效率和保证率。基于TRNSYS这一软件运用单一变量原则分析了集热器面积、水箱容积和水泵流量这几个变量对太阳能热水系统的年保证率和年平均效率的影响，做出了能够反映上述的各个因素对太阳能强制循环系统的年保证率和年平均效率的影响的表格，来直观的反映各个因素的各自影响，以此为设计的太阳能热水系统的系统模型优化提供了参考作用。

对于建立的太阳能热水系统进行了分析发现了集热器面积的改变量相比较于水泵的流量和水箱的容积来说对热水系统的设计倾角的影响因素是要大的。通过分析热水系统所在地的太阳能资源所影响的太阳能年保证率来计算分析集热器的总体面积，根据经验大致要使辅助热源一年所消耗的能量最少以避免不必要的浪费，就要使热水系统中集热器的倾角与热水系统所在地的纬度大致保持一致。通过用软件对所做的太阳能热水系统的模拟仿真结果分析可以得知，对于居民社区这种要分不同时间段进行不同的供水需求的热水系统的设计来说，不同地区的太阳能资源不同每年不同时节的热水需求量不同都是影响集热器面积的重大因素。

关键词：模拟与仿真；太阳能热水系统；TRNSYS；系统优化；单一变量

Abstract

At present, the global are facing the energy crisis and environmental pollution is a serious problem, it can be said that global warming and energy crisis is restricting China and the world economic development of the main problems, and even now has to grab the energy resources at the point of big fight, In such a large environment for countries for the development and utilization of new energy has been more and more frequently put on the agenda, of which solar energy as the main representative of the new energy is a great concern. I have done the design of the solar hot water system is also a combination of the second edition of the civil building solar hot water system engineering technology manual to carry out the model, my paper is a residential solar water heating system in Beijing to simulate Simulation and design of the data calculation, while the use of TRNSYS software to establish a solar hot water system simulation of the calculations done to verify. The efficiency and guarantee rate of solar hot water system are analyzed, and the efficiency and guarantee rate of solar hot water system in different time periods are obtained. Based on the principle of TRNSYS, this paper analyzes the influence of the variables such as the area of ​​the collector, the volume of the tank and the pump flow on the annual guarantee rate and the annual average efficiency of the solar hot water system, and the factors that can reflect the above factors The impact of the solar energy cycle system on the annual guarantee rate and the annual average efficiency of the table, to intuitively reflect the various factors of the respective effects, as the design of the solar hot water system model optimization provides a reference role.

The analysis of the established solar hot water system has found that the change in the area of ​​the collector is greater than the influence of the pump flow and the volume of the tank on the design of the hot water system. Calculate the overall area of ​​the collector by analyzing the annual solar energy assurance rate affected by the solar resource at the location of the hot water system. Based on experience, it is necessary to minimize the energy consumed by the auxiliary heat source for a year to avoid unnecessary waste. The inclination of the collector in the hot water system is approximately the same as the latitude of the hot water system. By analyzing the simulation results of the solar hot water system by software, it can be seen that the solar energy resources of different areas are different for the design of the hot water system with different water supply needs for different residents in different time periods Different hot water demand in different sections of the year is a significant factor affecting the area of ​​the collector.

Key words: simulation; solar water heating system; TRNSYS; design parameters;

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究的基本内容 3

1.4 本章小结 4

第2章 太阳能热水系统的设计 5

2.1 太阳能热水系统的分类以及应用 5

2.1.1太阳能热水系统的分类 5

2.1.2 太阳能热水系统的运行方式 5

2.2 设计说明 6

2.2.1 工程概况 6

2.2.2 太阳能热水系统的热水负荷的计算 6

2.2.3 太阳能集热系统设计 7

2.2.4 太阳能热水系统的部件型号选择 9

2.3 关于此次太阳能热水系统的节能和效益的研究 9

2.3.1 基本参数的设置 9

2.3.2 计算太阳能热水系统每年的收集能量 10

第3章 太阳能热水系统模型建立 11

3.1太阳能热水系统的简化 11

3.1.1 太阳能热水系统基本原理 11

3.1.2 基本运行方式 12

3.2 TRNSYS软件模拟仿真模 12

3.2.1 基本部件说明 12

3.2.2 太阳能集热器 14

3.2.3 水箱 14

3.2.4 控制器 14

3.2.5 水泵 15

3.2.6 当地气象数据的调用 16

3.2.7 太阳能热水系统的用水负荷 16

3.3 TRNSYS软件的仿真结果 16

3.3.1太阳能热水系统中集热器的面积改变所带来的影响 17

3.3.2水泵中水的流速对整个系统的系统年平均效率和保证率的影响 17

3.3.3系统中的水箱容积对所得的系统结果的影响 18

3.3.4分析曲线图 18

3.4小结 20

第4章 结论 20

参考文献 22

致 谢 24

第1章 绪 论

1.1 研究目的及意义

我们都知道，目前来说全球都面临着能源危机和环境被污染的严重问题，可以说全球变暖和能源危机是制约我国乃至全世界经济发展的主要问题，甚至现在已经到了为了抢夺能源资源不惜大打出手的地步，在这样的大环境下各国对于新型能源的开发和利用已经有越来越频繁的被提上议程，其中以太阳能利用为主要代表的新型能源更是受到了极大的关注。当然了，现在我国关于太阳能热水系统的设计还没有特别完善的设计参数，我做的关于太阳能热水系统的设计方案也是结合了第二版的民用建筑太阳能热水系统工程技术手册来进行的模型建立，我的论文是对于北京的一个住宅的太阳能热水系统来进行模拟仿真和设计中的数据计算，同时运用了TRNSYS软件建立了太阳能热水系统的模拟对所做的计算进行验证。对太阳能热水系统的效率和保证率进行分析，并且得出不同时间段的太阳能热水系统的效率和保证率。基于TRNSYS这一软件运用单一变量原则分析了集热器面积、水箱容积和水泵流量这几个变量对太阳能热水系统的年保证率和年平均效率的影响，做出了能够反映上述的各个因素对太阳能强制循环系统的年保证率和年平均效率的影响的表格，来直观的反映各个因素的各自影响，以此为设计的太阳能热水系统的系统模型优化提供了参考作用。

我们知道太阳能热水系统的年平均效率和太阳能的保证率是判断一个太阳能热水系统的设计好坏的重要评判标准。首先我们要知道太阳能热水系统的平均效率是指总的有效的得热量占通过集热器的集热面板所收集到的总太阳能的比例，而太阳能热水系统的保证率是指在整个太阳能热水系统要想正常满足设计要求所需的能量中太阳能所提供的那部分比例。我们为了能够更好的设计出满足要求的太阳能热水系统就需要分析这些不同的因素对系统的影响，这就是我为什么要通过年平均效率和保证率来优化系统的原因。通过模拟仿真的分析可以让那些实际应用中的工程的设计和优化能够更好的进行。