可再生能源耦合互补的全太阳能房设计

【摘要】论文针对西北偏远地区设计了一套200m2可供10人生活的全太阳能房,该建筑利用太阳能光伏发电提供电力,利用沼气提供燃料,利用墙体及地板中的塑封相变储热材料对室内进行温度调控,采用水浸式塑封相变储热材料管阵列储热池进行跨季节太阳能储热,并用于冬季供暖和供热。首先,设计了全太阳能房的建筑结构。围护结构中复合PP-R管,管内封装芒硝作为储热材料储热。则墙体中能封装芒硝2160kg,可储存热量约520MJ；地面储热层能封装芒硝2330kg,可储存热量约560MJ。太阳能跨季节相变储热池,半径3.0m,池高1.2m。选取NH4A1(SO4)2·12H2O作为储热池内的相变储热材料,可封装相变材料10.4吨,储存热量2800MJ。其次,设计了池容为8m3的圆筒形水压式沼气池,为居住人口的日常烹饪提供燃料。太阳能光伏发电系统采用30块电池组成电池阵列,其输出电压259.2V,电流27.5A,总容量6000W,铺设面积38m2。选用容量3000Ah的碱性镍镉蓄电池和输入电压180-300V、额定电流37.9A6KW/AC220V的逆变器与电池阵列匹配工作。最后,结合建筑节能设计要求对所设计的全太阳能房,从生活用热水负荷与采暖负荷两方面作能耗分析,得该建筑物单位建筑面积单位时间所消耗的热量为17.8W/m2。经济可行性分析表明,该建筑物的新能源附加成本21万元,替电静态回收期约为10年,替电回收率较高。
【作者】赵海军；
【导师】戴剑锋；
【作者基本信息】兰州理工大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】太阳房；相变储热；沼气池；光伏发电；

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