论文总字数：16146字

摘 要

在社会的前进和发展中，能源的需求越来越高，建筑物的能耗占社会总能耗的比重也在不断增加。有鉴于此，开发利用新能源和可再生资源，降低传统建筑能耗是必然趋势，其中举足轻重的便是太阳能技术的应用，其中太阳能热水技术在太阳能应用中最为广泛。从热负荷出发尝试用太阳能实现零能耗建筑模型，通过太阳能热水器及光伏发电组件满足该建筑日常“电”和“热”的需要，从而减少一次能源的消耗。然而，即便太阳能热水器与光伏发电技术趋向成熟，但与建筑实现一体化安装的实际操作方面，仍存在诸多问题。其中最主要的便是难以兼顾美观和效率，将太阳能设施与建筑物有机地结合起来。 

关键词：零能耗建筑 太阳能热水器 光伏发电 建筑一体化

The development of Environment for NC Simulation system based on the solid modelling

Abstract

In the progress and development of society, the demand for energy is getting higher and higher, and the proportion of energy consumption in buildings to the total energy consumption in society is also increasing. In view of this, the development and utilization of new energy and renewable resources to reduce the energy consumption of traditional buildings is an inevitable trend. Among them, the application of solar energy technology is the most important, and solar water heating technology is the most widely used in solar energy applications. Starting from the heat load, try to use solar energy to achieve a zero-energy building model, through solar water heaters and photovoltaic power generation components to meet the building's daily "electricity" and "heat" needs, thereby reducing the consumption of primary energy. However, even though the technology of solar water heaters and photovoltaic power generation is becoming mature, there are still many problems in the actual operation of integrated installation with buildings. The most important thing is that it is difficult to balance aesthetics and efficiency, and organically combine solar energy facilities with buildings.

Key Words: ZEB; Solar water heater; PV; Building integration

目 录

摘 要

Abstract

目 录

第一章 绪 论

1.1选题背景

1.1.1 建筑能耗 1

1.1.2 建筑节能 1

1.2新能源的利用方式

1.2.1 “被动式”利用 1

1.2.2 “主动式”利用 2

1.3新能源的应用现状

1.3.1 附加阳光间 2

1.3.2 具有菲涅耳透镜的太阳能系统 3

1.3.3 主动式太阳能系统 4

1.3.4 太阳能光伏系统 4

1.3.4 热泵建筑一体化技术 5

1.4、存在问题

第二章 设计实例

2.1建筑概况

2.1.1 建筑平面图 6

2.1.2 屋顶平均热工性能 6

2.1.3 外墙平均热工性能 7

2.2设计综述

第三章 太阳能组件设计及其安装

3.1建筑热负荷计算

3.1.1 生活热水量及其热负荷 9

3.1.2 供暖热水量及其热负荷 10

3.1.3 建筑总热负荷 11

3.2系统设计

3.3集热器选型及面积计算

3.3.1集热器选型 11

3.3.2集热器面积计算 11

3.4热管式真空集热管结构设计

3.5贮水箱

3.6辅助热源

3.7管路设计

3.8末端散热装置选型与设计

3.9建筑用电量计算

3.10 PV系统选型与设计

3.11 PV系统安装角度及面积计算

3.11.1 PV系统安装角度 16

3.11.2 PV系统表面积理论计算 16

3.12集热器及光伏板的安装

第四章 结论与展望

参考文献

致 谢 22

第一章 绪 论

1.1选题背景

1.1.1 建筑能耗

从广义上讲，建筑物的能耗是指从建筑材料的生产，建筑物的建造到建筑物的使用，所有阶段产生的总能耗^[1]。从狭义上讲，建筑物的能耗是指供暖，空调， 热水供应等^[1]，使用过程中保证基本生活运行的设备总能耗^[1]。

根据统计数据，西方工业化国家的建筑能耗占到全国总能耗比重的30%-40%，我国建筑总能耗占全国总能耗的27.6%^{[2] [3]}。2020年，我国的建筑能耗已经达到10.89亿t标准煤，相当于2000年建筑能耗水平的4倍，建筑内空调等设备高峰负荷相当于10个三峡电站满负荷出力^[2]。

由于这种能耗水平是我们国家每个地区发展的巨大压力，因此“建筑节能”非常重要，其最主要的解决方式就是从技术上实施建筑节能。

1.1.2 建筑节能

面对这样的现状，一方面需要在设计层面，控制建筑物的体型系数，减少建筑围护结构与空气的接触面积，提高围护构件的保温（隔热）性能，合理利用光环境风环境等，从根本上降低建筑物的能耗。另一方面，应当积极利用可再生能源，将新能源技术整合到建筑物中 ^{[4] [5]}。

1.2新能源的利用方式

1.2.1 “被动式”利用

总体布局上需要考虑的，其一是冬季冷空气流动对建筑物的霜冻效应^[3]，其二是充分利用水陆风取得的穿堂风效应^[3]。

图1-1 合理利用光环境

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