太阳能小屋的设计
摘要
本文主要研究太阳能小屋的设计和外表面合理铺设光伏电池的问题，不仅要使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，而且要考虑到效益问题，即安装了太阳能电池后，在给定的年限中盈利而不能亏损。在考虑大同气象数据的基础上，对所提供的电池型号和逆变器型号进行选择和安排铺设。
针对问题一，首先对气象数据按季度进行处理，利用MATLAB求出四季度每一时段各面光照的平均值，可将一年的光照强度模型简化为四组数据。电池有三种类型，各类之间的差别比较大，由于光照强度以一年为循环周期，对于不同的光照强度类型，可以根据产电量将三类电池进行优先选择顺序排序。同类型的不同型号电池中，太阳能转换效率略有差别，考虑到最大发电量，同类型的电池中优先选择转换效率大的型号，由此建立选择电池型号的模型。然后根据尺寸限制对各面进行初步铺设并选择最佳的逆变器。由于要考虑到经济效益问题，需要对以上建立的模型修正，对各个面中各型号的电池进行收益计算，去掉那些在给定年限中无法收回成本的电池型号，由此建立发电量尽量大且收益又大的模型。由所建模型可知仅对前顶面铺设A3型号，南面铺设C2型号电池，其他面不铺设，成本回收年限为26.98年，在35年的净收益为45925.71元。
针对问题二，在考虑电池板的朝向与倾角均会影响到光伏电池的工作效率的情况下，选择架空方式安装光伏电池，重新考虑问题一。解决此问题的关键是找出大同市的最佳电池板朝向角和倾角。对最佳朝向角和倾斜角建立适当模型后得出最佳朝向角为12度，最佳倾角为40度。用架空的方式铺设屋顶的电池板使其朝向角和倾角满足最佳角度，同时考虑到前屋顶加上倾角后面积增加进而可以增加电池板的数量，利用经验公式得出此时的辐射强度并重新计算，得到成本回年限为17.75年，35年的净收益为247500.69元。
对于问题三，由前两问的结论可知，对于小屋电池板的铺设，只需铺设南面和前顶面，同时小屋的屋顶朝向满足电池板的最优朝向。由于前顶面发电量最大，在建立小屋尺寸模型时，应在满足小屋的设计要求的前提下，使前顶面面积最大。其次是，合理安排门和窗户的位置，使南面可以安装电池板的面积最大，同时考虑电池板的最优倾角，建立适当小屋模型，可以使该小屋在满足舒适性的要求下，可以获得的效益也最大。在所建的小屋模型中，成本回年限为15.84年，35年的净收益为306127.06元。
关键字：太阳能小屋光伏电池最佳朝向角和倾角光照强度
一、问题重述
1.1 问题背景
在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面铺设光伏电池，光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电才能供家庭使用，并将剩余电量输入电网。不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式等。因此，在太阳能小屋的设计中，研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设是很重要的问题。
在同一表面采用两种或两种以上类型的光伏电池组件时，同一型号的电池板可串联，而不同型号的电池不可串联。在不同表面上，即使是相同型号的电池也不能进行串、并联连接。应注意分组连接方式及逆变器的选配。
1.2 问题讨论
根据题意，讨论下列三个问题，分别给出小屋外表面光伏电池的铺设方案，使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，而单位发电量的费用尽可能小，并计算出小屋光伏电池35年寿命期内的发电总量、经济效益及投资的回收年限。给出小屋各外表面电池组件铺设图形及连接方式示意图，给出电池组件分组阵列容量及选配逆变器规格列表。
1、根据山西省大同市的气象数据，在仅考虑贴附安装方式的前提下，选定光伏电池组件，对小屋的部分外表面进行铺设，并根据电池组件分组数量和容量，选配相应的逆变器的容量和数量。
2、电池板的朝向与倾角均会影响到光伏电池的工作效率，选择架空方式安装光伏电池，重新讨论问题1。
3、据小屋建筑要求，为大同市重新设计一个小屋，画出小屋的外形图，并对所设计小屋的外表面优化铺设光伏电池，讨论出铺设及分组连接方式，选配逆变器，计算相应结果。
二、问题分析
对于问题一，根据大同的气象数据，可以得知每天早上八点到下午五点的光照可以用于太阳能电板发电；对于全年而言，由于太阳的辐射强度随季节周期性变化比较明显，于是可以将全年的数据按照季节分为四组，对每一个季节的每一时刻的数据求平均值，得到各个季节早上八时到下午五时每时刻阳光照射的平均值。
A、B、C三类电池的性能差别比较大，并且小屋的每个表面阳光强度也不相同，由此可知小屋的不同表面应选择不同的电池类型。在对小屋每个表面选定电池组铺设的时候，应使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，在暂时不考虑逆变器成本的情况下，建立单位面积上发电收益最大模型，进而初步得出每个表面应优先用的电池类型。结合所求得的每季度的平均光照强度，在各个面分别选择A，B，C类型电池，求得各类型电池单位面积上发电数量，比较其大小，进而选出各个面所应选择的电池种类。在此基础上对各个面进行电池排放，最后在所剩的空缺面积上考虑电池尺寸大小，选择合适的电池，使得空间利用率最高。
为了使单位发电量的费用尽可能小，可以在选择逆变器时，合理安排电池组的串并联顺序，使其在满足逆变器要求的基础上单位发电量费用降低，进而达到利润最大。
针对问题二，在第一问的基础上，考虑到电池板的朝向与倾角均会影响到光伏电池的工作效率，需要选择架空方式安装光伏电池，对于小屋四周的太阳能电板，由于考虑
到实际其情况，四周的电池板不能进行架空安装，而小屋屋顶有一定的安装角度，可以结合赤纬角与太阳高度角合理选择屋顶的太阳能电板安装角度。加入时角算出每时刻的阳光利用率，进而求解出发电总量。
对于问题三，在一、二讨论的基础上，首先设计好倾角以及转角，再根据顶面和南面面积优先最大化进行设计尺寸。在此只需铺设南面和前顶面，将小屋的朝向适当向西偏离正南朝向以满足电池板的最优朝向问题。合理安排门和窗户的位置，使南面可以安装电池板的面积最大，同时考虑电池板的最优倾角，建立适当小屋模型，可以使该小屋在满足舒适性的要求下，可以获得的效益也最大。
三、 模型假设
1、假设电费不变，即保持为0.5元/kWh
2、假设山西省三十年内气候变化保持平稳，不会有大的气候波动
3、假设所转化的电全部备用，即全被出售
4、假设忽略架空价，电板安装等的成本
5、假设不考虑资金的时间价值
6、假设小屋周围没有高楼、大树等物体的遮挡
7、假设逆变器全部放在屋内
四、 符号说明
a
实际光照强度
ij η
第j 类第i 种光伏电池组件的转化效率
t
时间长度 L
电价
j l
第j 类光伏电池的每峰瓦的价格
b
标准辐射度 W 利润 Q
发电量 c
经过转化后的电量 P 电池的额定功率
i x ' i '类逆变器的单位售价
1α
后屋顶与水平面的夹角 2α
前屋顶与水平面的夹角
φ
当地地理纬度 γ
倾斜角度
ω
时角 δ 赤纬角
M
倾斜面光伏阵列面上的太阳能总辐射量
D
散射辐射量
五、 模型建立及求解
5.1 问题一：在仅考虑贴附的情况下，对小屋的部分表面进行铺设
太阳能小屋的是在利润最大的基础上建立的，在此我们可以假设电费在最近几十年内保持不变为一个定值L ，利润公式W=销售额C-成本R ，由于电价一定，为使利润最大，故使小屋的建造成本最小即可，即光伏电池组件和逆变器最优组合。 5.1.1 模型建立
根据大同的气象数据得出：对于一年而言，有效光照时间基本上是从早上八时到下午五时。在一年中，太阳的辐射随季节周期性变化比较明显，但对于一个季节内各月，光照强度差异不是很大，因此在此可以用季节的平均光照强度代替每天的光照强度，即：
17
8
m
m n n
a
a t ==
∑
式中m a 表示m 时刻的辐射强度，n t 表示第n 季节的天数。
利用MATLAB[1]将附表四中每一季度早上八时到下午五时的光照平均值求出。整理得出表格：（编程见附录）
表1：各季度每时段平均辐射值
时刻 水平面总辐射强度 东向总辐射 强度 南向总辐射 强度 西向总辐射 强度 北向总辐射 强度
第一季度每天的平均光照
8 10.31 10.28 5.2 4.6 4.6 9 73.27 87.99 46.91 24.95 24.95 10 200.06 228.81 180.39 50.16 50.16 11 335.37 285.41 343.16 63.17 52.17 12 438.21 226.85 458.36 69.7 69.71 13 483.36 103.35 499.26 73.92 73.92 14 494.22 74.71 519.47 189.86 74.7 15 445.01 66.85 487.65 324.14 66.85 16 357.59 49.04 430.68 446.01 49.04 17 237.04 26.07 362.36 571.17 26.07
第二季度每天的平均光照
8 282.78 317.53 76.79 61.2 61.2 9 423.62 355.52 146.5 78.07 78.07 10 557.17 332.65 226.57 97.27 97.27 11 624.93 240.41 266.68 95.98 95.98
12 647.71 123.46 287.31 97.89 97.89
13 658.75 101.9 288.33 200.29 101.9
14 615.59 102.83 255.08 311.39 102.83
15 532.53 94.97 201.13 391.14 94.97
16 425.73 72.95 219.46 446.74 72.95
17 278.69 50.97 85.79 424.6 50.97
第三季度每天的平均光照
8 258.51 313.5 97.76 60.58 60.58
9 392.11 347.46 177.2 80.36 80.36
10 505.76 314.31 249.18 102.63 102.63
11 583.42 242.8 303.04 113.51 113.51
12 637.62 137.29 338.19 111.97 111.97
13 631.34 115.73 331.21 209.14 115.73
14 555.49 105.1 282.67 296.82 105.1
15 464.85 89.01 218.12 360.13 89.01
16 373.43 68.64 125.22 427.51 68.64
17 240.88 47.78 86.72 408.22 47.78
第四季度每天的平均光照
8 69.47 158.75 90.64 18.22 18.22
9 186.32 283.69 249.35 37.46 37.46
10 297.76 289.05 384.56 49.07 49.07
11 372.34 206.67 459.03 59.24 59.24
12 410.93 89.33 498.01 62.4 62.4
13 403.23 60.04 497.68 165.14 60.04
14 345.56 56.42 439.85 271.94 56.42
15 255.79 43.83 362.17 342.68 43.83
16 132.39 28.49 220.96 305.63 28.49
17 32.3 6.42 61.89 150.87 6.42
由题意知:A类电池在光照强度大于200时的转化率比较高，转化率基本在14.98%—18.70%之间。当光照强度小于200且大于80时，A类电池的转化率只有原转化率的5%，即转化率在0.74%—0.93%之间。由于要考虑到逆变器的最低启动功率，因此此时A 类电池不发电。
对于B类电池，转化率基本在14.80%—16.39%之间，其转化率略小于A类电池，大于C类电池，同时B类电池的转化率在光照强度大于80时保持稳定，在光照强度小于80时，不能进行发电。
对于C类电池，转化率在3.63%—6.99%之间，低于A、B类电池，但其在光照强度小于30时才停止发电，并且随光强度变化不大，稳定性强。
由此，可以将上表中的数据按照三种类型电池发电光强度范围进行进行筛选，得出各类型电池的有效发电范围。利用四个季节的四组数据，对小屋的每一面墙分别用A，B，C类型的电池，为了使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，在暂时不考虑逆变器成本的情况下，建立单位面积上发电收益最大模型，即：
ij ij j W a tL b l ηη=-.
由于式中a 、t 、L 、b 、j l 都为定量，只有转换率ij η为变量，可知当某表面用某类型的电池时，应在该类型的电池中优先使用转换率大的型号。
因此在确定各个面适合电池类型的时候，A 类型中可以用A3型号的转换率为参考值，B 类型用B2型号的转换率为参考值，C 类型选择C1。
根据表中数据整理分别得出东、南、西、北方向的辐射强度分类（见附录），据此 求出每一面墙分别用A 、B 、C 三种类型的电池时的发电量，对其发电总量进行比较，对某一面墙而言优先选择发电量大的电池类型。由于受到尺寸限制，安排一种类型电池时，会留下一定的空隙，此时再考虑使空隙面积最小，安排选择同种类其他型号的满足尺寸的电池，或根据每一面墙选择各型号电池中满足尺寸要求的电池型号。
各方向满足条件的光照强度统计如下：
表2：不同范围的辐射强度总量
30a > 80a > 200a > 东向直射辐射强度总量 5885.6 5294.37 3984.66 南向直射辐射强度总量 10855.33 10669.74 9679.52 西向直射辐射强度总量 7608 6943.03 5737.55 北向直射辐射强度总量 2554.35 1309.15 0 水平总辐射强度总量
15261.13
15086.09
14767.38
将A 、B 、C 分别运用到各墙面上后发电情况整理得：
表3：A 、B 、C 单独在各墙面上的发电量
由上面表格中的数据可以看出东面应选择B 类型的光伏电池，南向墙面应选择A 类型的光伏电池，西向应选择B 类型的光伏电池，北向应选择B 类型的光伏电池。 5.1.2模型分析及求解
由于还要考虑逆变器的价格以及电池的成本，可以在得到的优化模型基础上进行分歩分析。
1、在前面所求最优基础上，排列为：
表4各墙面最合适的铺设
前顶面 43块A3、22块C7、25块C6 1台SN17、2台SN1 后顶面 6块A3、20块C7、12块C10 1台SN4、2台SN1 东面 8块B2、2块C1、42块C7 SN5、SN1
1C 2B 3A 东向墙面的发电量 411.40 867.75 745.13 南向墙面的发电量 758.79 1748.77 1810.07 西向墙面的发电量 531.80 1137.96 1072.92 北向墙面的发电量 178.55 214.57 0 屋顶的发电量
1066.75
2472.61
2761.50
南面 7块A3、11块C2 SN4、SN3 西面 11块B2、1块B3、25块C7 SN6、SN1 北面 11块B2、7块C6、19块C7 SN4、SN1
单独对后顶面考虑盈利问题，由于后顶面有一定的角度α，根据数据可以求出A3电池板35年的发电总量[3]：
αηηηcos )(313322131????+?+???=n t t t t s c Q 52.01086.06)8.0109.01510(91808.058.15.27613?????+?+????=- h kw ?=556.27115，
式中1t 表示转化率不降低的时间长度即为10年，3η表示后10年降低的转化率，n 表示铺设的A3的数量。 A3的成本为：
m x P l n R ?+??=431131690012009.146?+??=24780=元， 盈利：
0222.11222247805.0556.27115313131<-=-?=-?=R L Q W ，
同A3可求出C7、C10的盈利情况：
0441737373<-=-?=R L Q W ， 06.12103103103<-=-?=R L Q W 。
同后顶面的计算法，可以求出各个面的不同类型的光伏电池的盈利情况： 东面：
083.17176222222<-=-?=R L Q W ，
由于优先考虑B2，但B2不能盈利所以不再对别的进行求解。 南面：
092.7821313131<-=-?=R L Q W ， 021*********>=-?=R L Q W ，
西面：
083.22992222222<-=-?=R L Q W ，
同东面不再进行考虑。 北面：
014.416493222222<-=-?=R L Q W ，
前顶面：
09.38863222222>=-?=R L Q W 。
2、通过第一步的分析，可以发现：东面、西面、北面和后顶面虽然发电量达到优化，但是成本很高，且35年内一直处于亏本状态，于是不再在东面、西面、北面以及后顶面进行铺设，仅对前顶面和南面进行优化铺设。
在前顶面、南面分别仅在铺设A3、C2时，收入才为正，因此在前顶面上只进行A3的铺设，南面进行C2的铺设，由面积的限制得到各个面铺设的数量：
43=前顶n ，11=南n 。
3、考虑到逆变器的规格，对前顶面和南面的电池组件分别进行串并联，根据电压的要求，以及电流的要求，安排如下：
前顶面：将43块光伏电池分为四组：11、11、11、10，每组内部进行串联，组与组之间进行并联接入SN17，此时：
A I I V V V 5.2073.3,461103131====，
南面：将11块C2全部并联，此时：
A I I V V V 94.1611,3.622323====。
4、计算出一年的电费收入，进而可求出收回成本的时间。对前顶面和南面进行分析，其中由于前顶面有一定的夹角，于是年发电量为：
2
3131cos αη????=
n t s c Q h kw ?=??????=-52.1369698.010973.04391808.058.15.27613
， 2323c η????=n t s Q h kw ?=??????=-52.6131086.01191711.0321.179.7583。
收取的电费：
元1.68485.052.136963131=?=?=L Q C ， 元76.3065.052.6132323=?=?=L Q C 。
一年的总收取费用为：
86.715476.0631.68482331=+=+=C C C 元。
光伏电池以及逆变器的总成本：
317233311x x P l n P l n R ++??+??=
元。
4.179452450043750588.4112009.1443=++??+??=
前10年总收费为：
元6.715486.3067848161010C 233110=+=+=C C ，
10年到25年的收费为：
元374.643986.71549.02=?=?='C C η，
这15年内的总收费为：
元61.965901515='='
C C ，
25年后的收费为：
元89.572386.71548.03=?=?=''C C η， 25年到35年的总收费为：
元9.572381025=''=''C C ，
由此可知，成本弥补回来需要时间：
C R t t t ''?++=21年，98.2689
.5723)
61.965906.71548(4.1794521510=+-++=
总盈利：
元71.459254.179452)9.5723861.965906.71548(=-++=-=R C W 。 综上所述：
1、在仅考虑贴附安装方式时，为了得到尽可能大的利润，仅对前屋顶和南面进行铺设，分别铺设A3、C2类型的光伏电池，别的墙面不进行铺设。
前屋顶铺设43块A3如上图所示
南面墙铺设11块C2类型的光伏电池，如上图所示。
2、按此铺设，根据光强以及设备的技术参数可以求得： 35年的总发电量为：
h Q Q Q ?=+=w 450756.22k 2331。 35年的经济效益为：
元71.45925=-=R C W 。
当C R =时，98.26=t 年，即27年后可收回投资。
3、根据电池组件的数量以及容量可以得出：前屋顶用43块A3，应分为四组;10、11、11、11，组内元件进行串联，组与组之间进行并联，并且选择SN17逆变器，图示如下：
图1 前屋顶铺设图 图2 南面墙铺设图
电池分组I：3个11个串联，
1个10串联，彼此之间并
联
输出电压=10V
输出功率=43W
选逆变器SN17
图3 前屋顶电池组件连接分组阵列示意图
南面用11块C2，原件全部并联连接，并且选用SN3逆变器，图示如下:
电池分组II：11个并联
输出电压=V1
输出功率=11W1
选逆变器SN3
图4 南墙面电池组件连接分组阵列示意图
问题二：现考虑朝向于倾角的因素，用架空式安装光伏电池，对小屋的部分表面进行铺设
在太阳能应用中，为了收集到尽可能多的太阳辐射能，选着最佳的采光面是太阳能工程设计的关键之一。根据倾斜面上辐射量计算公式，可以计算出最佳倾角。 5.2.1 模型建立
设倾斜面与水平面的夹角为α，太阳光的入射角的计算公式为： ωδγαφαφδγαφαφθcos cos )cos sin sin cos (cos sin )cos sin cos cos (sin cos ++-= ωδγαsin cos sin sin +，
式中：φ为当地地理纬度；γ为倾斜角度；ω为时角；δ为赤纬角[4]。
根据经验公式，倾斜面的最佳方位角为：
γ=（一天负荷的峰值时刻-12）?15+（经度-116）， 大同的经度为'18113o ，根据附表知，大同每天的峰值时刻为13时，此时最佳方位角为:
12)1163.113(15)1213(=-+?-=γ。
时角ω是以正午12点为0度开始，每一小时为15度，上午为负下午为正，即10点和14点分别为-30度和30度。因此，时角的计算公式为：
()1215-=s t ω，
式中：s t 为太阳时[2]。对于每天的时角的参考值，为了获得最大的发电量，应取每天光照强度最大的时刻，根据附录知，13时强度最大即ω=15°。 赤纬角δ由Cooper 公式计算：
()??
?
??+=3652842sin 45.23n πδ，
式中：n 为日期序号，从1月1日开始计时，例如，1月1日为1=n ，3月22日为81=n 。
太阳高度角是太阳相对于地平线的高度角，太阳高度角可以使用下面的算式，经由计算得到很好的近似值：
,cos cos cos sin sin sin ωδφδφ??+?=?
其中?为太阳高度角，ω为时角，δ为当时的太阳赤纬，φ为当地的纬度其中大同的纬度为o 1.40)。
由于四个季度的赤纬角差别很大，故选择每季度中间天数的赤纬角作为参考量。
表5 各季度参量表
第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 赤纬角（度） 2.31 2.94 3.58 4.23 最佳倾角 40.62° 40.27° 39.93° 39.64° sin ()?
0.764
0.771
0.778
0.784
故倾斜面的最佳倾角为40°，太阳高度角为50.71°，房屋倾角为3
arctan
10.6216
=，可知光伏电池矩阵与房屋前顶面的夹角为29.38°。
倾斜面光伏阵列面上的太阳能总辐射量计算经验公式：
D S M +?+??=]sin /)[sin(α，
将问题一中各季度的数据代入经验公式求出太阳能总辐射量M ，即：
51.2719536.5541]71.50sin /)4071.50[sin(63.16876=++?=M 。
5.2.2模型分析及求解
根据问题一讨论得知前顶面铺设A3，此时水平总辐射转换强度为：
56.508551.27195187.0313=?=?=M C A η。
在此选择架空方式安装光伏电池，为了达到最大利润，即使得发电量尽可能地大，前屋顶在铺设A3时应按照最佳倾角铺设。此时A3光伏电池与水平面夹角40°，与前屋顶面夹角29.38°。在此情况下考虑逆变器与尺寸的要求进行讨论分析。
1、架空铺设时如果单独铺设，会带来遮挡问题，此时光照利用率较低，于是我们采取平面式铺设。
南面是墙面，方向竖直，因此不能进行架空式铺设，只能进行贴附式铺设，铺设与问题一中的铺设保持一致。
2、对于前屋顶：由于尺寸的限制，前屋顶最多铺设A3光伏电池60块，分为3组，每组之间串联，每组内部20块电池彼此之间并联连接，此时：
V V V A I I 3.1383,110203131====。
对于南面：铺设C2光谱电池11块，全部并联连接：
A I I V V V 94.1611,3.622323====， 3、计算出一年的电费收入，进而求出收回成本的时间，其中由于前顶角有一定的角度，于是发电量为：
n s t M Q ?????=103131ηη
h
kw ?=???????=-20.33476187
.01092.06091808.058.151.271953
2323c η????=n t s Q
。
h kw ?=??????=-52.6131086.01191711.0321.179.7583
收取的电费：
元1.167385.02.334763131=?=?=L Q C 元76.3065.052.6132323=?=?=L Q C ，
一年的总收取费用为：
86.1704476.0631.167382331=+=+=C C C 元，
光伏电池以及逆变器的总成本：
317233311x x P l n P l n R ++??+??=
元。
4.28941263800
43750588.4112009.1460=++??+??=
前10年总收费为：
元6.1704481010C 233110=+=C C ，
10年到25年的收费为：
元374.1534086.170449.02=?=?='C C η，
这15年内的总收费为：
元61.2301051515='='
C C ，
25年后的收费为：
元888.1363586.170448.03=?=?=''C C η，
25年到35年的总收费为：
元88.1363581025=''=''C C ，
由此可知，成本弥补回来需要时间：
C R t t '?+=1 年75.17374
.153406
.1704484.28941210=-+
=， 总盈利：
元69.2475004.289412)88.13635861.2301056.170448(=-++=-=R C W 。 综上所述：
1、电池板的朝向与倾角均会影响电池板的工作效率，用架空方式安装光伏电池，此时分别对前屋顶与南面进行铺设，前屋顶铺设60块A3类型光伏电池，如下图所示 ：
南面铺设11块C2类型光伏电池，铺设如下图所示：
2、按此铺设，可以求得： 35年的总发电量为：
h Q Q Q ?=+=kw 18.10738262331。 35年的经济效益为：
元69.247500=-=R C W 。
当C R =时，75.17=t 年，即18年后可收回投资
3、根据电池组件的数量以及容量可以得出南面用11块C2，元件全部并联连接，并选用SN3逆变器，图示如下：
图5 前屋顶铺设图
图6 南面墙铺设图
电池分组I：11个并联
输出电压=V1
输出功率=11W1
选逆变器SN3
图7 南面墙电池组件连接分组阵列示意图
前屋顶用60块A3，将其分为3组：20、20、20，组内元件进行并联，组与组之间运用串联连接，并且选择SN10逆变器，图示如下：
电池组件I：20并联，3
个串联
输出电压=3V
输出功率=60P
选择逆变器SN10
图8 前屋顶电池组件连接分组阵列示意图
问题三：根据小屋的要求，设计小屋，优化铺设光伏电池
根据问题一、问题二的分析讨论可以得知：只有前屋顶与南面铺放光伏电池时可以在35年内回收成本，其中在前屋顶铺设所获的利润最大，因此在设计小屋时应保证前屋顶的面积在满足要求的条件下最大化。 5.3.1 模型建立
根据第二问的讨论得到：为了使得小屋铺设电池以后利润最大，小屋的南面墙不应正南朝向，其南面墙的法线与正南方向的夹角应保持在最佳方位角状态，即12)1163.113(15)1213(=-+?-=γ°，对于前屋顶倾角为40°时，光强度最大。
设前屋顶的长度为长l ，宽度长度为宽l ，为了使得整体利润最大，以前屋顶的面积最大化为目标函数，以尺寸为约束条件，建立优化模型，即：
宽长l l s ?=max ，
根据小屋建筑要求，建筑平面体型长边≤15m ，即：
15≤长l ，
建筑的屋顶最高点距地面高度≤5.4m, 室内使用空间最低净空高度距地面高度为≥2.8m ，建筑总投影面积≤74m 2，即：
，，空顶 2.85.4≥≤h h 74≤≤总s s ， 解得：15=长l 。
为了使得面积最大，宽度的投影应为东、西面的边，即屋顶的试图为直角，且
74cos ≤??长宽l l α，即9.474
cos max ==?长宽l l α,考虑到存在挑檐、
挑雨棚，此处取为4.5m 。建筑采光要求至少应满足窗地比≥0.2的要求，所以窗户的面积≥15*4.5*0.2=13.5。建筑节能要求应满足窗墙比南墙≤0.50、东西墙≤0.35、北墙≤0.30。由此可得：南窗面积≤0.5*15*2.8=21，东西窗面积≤0.35*4.5*2.8=4.41，北窗面积≤0.3*15*2.8=12.6。
南面铺设电池板，因此在此不设窗户和门，于是在西面建1个门和窗，东面不建设，北面建设四个窗口。
运用solidworks 作图，得到小屋的图形如下：
图9 自设小屋的顶视图
摘要 本设计为哈尔滨望江集团办公楼空调系统工程设计。哈尔滨望江集团办公楼属中小型办公建筑，本建筑总建筑面积4138m2，空调面积2833m2。地下一层，地上八层，建筑高度33.9m。全楼冷负荷为191千瓦，全楼采用水冷机组进行集中供给空调方式。 此设计中的建筑主要房间为办公室，大多面积较小，且各房间互不连通，应使所选空调系统能够实现对各个房间的独立控制，综合考虑各方面因素，确定选用风机盘管加新风系统。在房间内布置吊顶的风机盘管，采用暗装的形式。将该集中系统设为风机盘管加独立新风系统，新风机组从室外引入新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷。风机盘管承担室内全部冷负荷及部分的新风湿负荷。风机盘管加独立新风系统由百叶风口下送和侧送。水系统采用闭式双管同程式，冷水泵三台，两用一备；冷却水泵选三台，两用一备。 在冷负荷计算的基础上完成主机和风机盘管的选型，并通过风量、水量的计算确定风管路和水管路的规格，并校核最不利环路的阻力和压头用以确定新风机和水泵。 依据相关的空调设计手册所提供的参数，进一步完成新风机组、水泵、热水机组等的选型，从而将其反应在图纸上，最终完成整个空调系统设计。 关键词：风机盘管加独立新风系统；负荷；管路设计；制冷机组：冷水机组
Abstract The design for the Harbin Wangjiang Design Group office building air conditioning system. Harbin Wangjiang Group is a small and medium-sized office building office buildings, the total floor area of building is 4138m2, air-conditioned area is 2833m2. There are eight floor of the building, building height is 33.9m. Cooling load for the entire floor, 191 kilowatts, the whole floor using Central Cooling Chillers to focus on the way . This design of the main room of the building for office, most of them is very small, and the rooms are not connected, the selected air-conditioning system should be able to achieve independent control of each room, considering the various factors to determine the selection of fan-coil plus fresh air system. Arrangement in the room ceiling fan coil units, using the dark form of equipment. Set the focus on fan-coil system, plus an independent air system, fresh air from the outdoor unit to deal with the introduction of a new wind to the indoor air enthalpy value, do not bear the load of indoor. All bear the indoor fan-coil cooling load and part of its new rheumatoid load. Fan-coil plus an independent air system sent by the Venetian and the under side air delivery. Closed water system with a dual-track program, three cold-water pump, dual-use a prepared; cooling pumps three elections, one prepared by dual-use. In the cooling load calculation based on the completion of the selection of host and fan coil units, and air volume, the calculation of water, the wind pipe and water pipes to determine the specifications of the road and check the resistance to the most disadvantaged and the loop to determine the pressure head new fans and pumps. Based on the relevant manuals provided by air-conditioning design parameters, and further completion of the new air units, water pumps, hot water units, such as the selection, which will be reflected in their drawings, the final design of the entire air-conditioning system Key words: PAU+FCU systems; load; pipeline design; refrigeration machine； Chillers
2012数学建模B题太阳能小屋设计参考方案 问题1：请根据山西省大同市的气象数据，仅考虑贴附安装方式，选定光伏电池组件，对小屋（见附件2）的部分外表面进行铺设，并根据电池组件分组数量和容量，选配相应的逆变器的容量和数量。 1.地表斜面上辐射量的计算公式 1．1、倾斜太阳能集热器上接收到的太阳辐射能
2太阳能电池方阵设计 （1）太阳能电池组件串联数Ns 将太阳能电池组件按一定数目串联起来，就可获得所需要的工作电压，但是，太阳能电池组件的串联数必须适当。串联数太少，串联电压低于蓄电池浮充电压，方阵就不能对蓄电池充电。如果串联数太多使输出电压远高于浮充电压时，充电电流也不会有明显的增加。因此，只有当太阳能电池组件的串联电压等于合适的浮充电压时，才能达到最佳的充电状态。 计算方法如下： Ns=UR/Uoc=（Uf＋UD＋Uc）/Uoc（2） 式中：UR为太阳能电池方阵输出最小电压； Uoc为太阳能电池组件的最佳工作电压； Uf为蓄电池浮充电压； UD为二极管压降，一般取0.7V； UC为其它因数引起的压降。 表1我国主要城市的辐射参数表：需补充的蓄电池容量Bcb为： Bcb=A×QL×NLAh(5)
④太阳能电池组件并联数Np的计算方法为： Np=（Bcb＋Nw×QL）/（Qp×Nw）(6) 式（6）的表达意为：并联的太阳能电池组组数，在两组连续阴雨天之间的最短间隔天数内所发电量，不仅供负载使用，还需补足蓄电池在最长连续阴雨天内所亏损电量。 (3)太阳能电池方阵的功率计算 根据太阳能电池组件的串并联数，即可得出所需太阳能电池方阵的功率P： P=Po×Ns×NpW（7） 式中：Po为太阳能电池组件的额定功率。 问题2：电池板的朝向与倾角均会影响到光伏电池的工作效率，请选择架空方式安装光伏电池，重新考虑问题1。 太阳能电池板方阵安装角度怎样计算？ 由于太阳能发电系统的成本还是较高的，从我国现阶段的太阳能发电成本来看，其花费在太阳电池组件的费用大约为60～70％，因此，为了更加充分有效地利用太阳能，如何选取太阳电池方阵的方位角与倾斜角是一个十分重要的问题。 1.方位角 太阳电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为0°）时，太阳电池在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面（屋顶及外墙）铺设光伏电池，光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电才能供家庭使用，并将剩余电量输入电网。不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式（贴附或架空）等。因此，在太阳能小屋的设计中，研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设是很重要的问题。为了躲避太阳阴影时的方位角，以及布置规划、发电效率、设计规划、建设目的等许多因素都有关系。如果要将方位角调整到在一天中负荷的峰值时刻与发电峰值时刻一致时，请参考下述的公式。至于并网发电的场合，希望综合考虑以上各方面的情况来选定方位角。方位角＝（一天中负荷的峰值时刻（24小时制）－12）×15＋（经度－116） 10月9日北京的太阳电池方阵处于不同方位角时，日射量与时间推移的关系曲线。在不同的季节，各个方位的日射量峰值产生时刻是不一样的。 2.倾斜角 倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。一年中的最佳倾斜角与当地的地理纬度有关，当纬度较高时，相应的倾斜角也大。但是，和方位角一样，在设计中也要考虑到屋顶的倾斜角及积雪滑落的倾斜角（斜率大于50％-60％）等方面的限制条件。对于积雪滑落的倾斜角，即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况，因此，特别是在并网发电的系统中，并不一定优先考
昆明理工大学 毕业设计（论文）管理工作 对学生的基本要求 一、毕业设计（论文）中学生应遵循的基本原则 1、毕业设计（论文）教学环节是综合性的实践教学活动，不仅可使学生综合运用所学过的知识和技能解决实际问题，还训练学生学习、钻研、探索的科学方法，提供学生自主学习、自主选择、自主完成工作的机会。 2、毕业设计（论文）是在指导教师的指导下，使学生受到解决工作实际问题、进行科学研究的初步训练。学生应充分认识此项工作的重要性，要有高度的责任感，在规定的时间内按要求全面完成毕业设计（论文）的各项工作。 3、学生在接到毕业设计（论文）任务书后，在领会课题的基础上，了解任务的范围及涉及的素材，查阅、收集、整理、归纳技术文献和科技情报资料，结合课题进行必要的外文资料阅读并翻译与课题相关、不少于3000汉字的外文资料。 4、向指导教师提交开题报告或工作计划。在开题报告或工作计划中，要拟定完成课题所采取的方案（凡选“工程设计类”、“工程技术研究类”的题目，必须有方案的经济、技术、社会发展指标的对比分析，“工程设计类”偏重于经济技术指标的对比分析，选择较优的方案进行详细设计；“工程技术研究类”偏重于研究技术路线的经济性、先进性、可靠性、可行性、实用性等）、步骤、技术路线、预期成果等。经指导教师审阅同意后方可实施。 5、学生应主动接受教师的检查和指导，定期向指导教师汇报工作进度，听取教师对工作的意见和指导。 6、毕业设计（论文）是对学生工作能力的训练，学生在毕业设计（论文）中应充分发挥主动性和创造性，独立完成任务，树立实事求是的科学作风，严禁抄袭他人的设计（论文）成果，或请人代替完成毕业设计（论文）。 7、学生在毕业设计（论文）答辩结束后，必须交回毕业设计（论文）的所有资料，对工作中的有关技术资料，学生负有保密责任，未经许可不能擅自对外交流和转让。 8、学生应做好毕业设计（论文）的总结。在提交的成果中总结业务上的收获、思想品德方面的提高，感受到的高级工程技术人才应具有的科学精神和品质。 9、学生在毕业设计（论文）期间要遵守学校、学院的规章制度。 二、开题报告、毕业设计说明书、毕业论文的撰写要求 （一）、开题报告撰写内容与要求 1、工程设计类、工程技术研究类、软件类的课题学生必须完成开题报告。 2、开题报告一般应包括：项目研究的目的、意义，国内外技术发展概况及国内需求，国内现有工作的基础和条件，研究进展，最终成果形式及应用方向，研究方案及技术途径，协作配套措施及协作单位，所需研究试验条件及落实措施，经费概算等内容（具体要求见学校统一的开题报告）。
1.课程设计的意义 通过本次的课程设计，使自己拥有一定的暖通空调设计能力；了解一些相关的规范和条例；熟悉并掌握暖通空调设计流程；同时使自己的思维更加的严谨，态度更加的认真，为以后的社会工作奠定了扎实的基础。 2.文献综述 随着国民经济的快速持续发展，作为支柱产业之一的建筑业也得到迅猛发展。而作为建筑业的重要组成部份的暖通空调业，其新产品、新技术、新材料更是层出不穷。暖通空调业发展所遵循的原则，概括起来就是：节能、环保、可持续发展，保证建筑环境的卫生与安全，适应国家的能源结构调整战略，贯彻热、冷计量政策，创造不同地域特点的暖通空调发展技术。因此，如何结合设计的需要，重视相关技术，并有选择而合理的应用在我们的设计中，满足业主要求，提高设计水平，是我们必须努力做到的。 2.1.暖通空调变工况点优化控制及能量管理探讨 2.1.1.工况点优化控制 暖通空调变工况点优化控制问题的研究近年来在我国被重视。S.W.Wang 提出了一种基于整个系统环境的预测响应及能量运行来改变暖通空调系统控制，设定点的系统方法，并用遗传算法对系统进行优化控制，同时优化多个设定点来改善系统响应和降低系统能耗[1]，后来他又采用自适应性控制理论对某海水冷却。空调系统进行了优化控制研究，采用带指数遗忘的最小二乘法参数辨识方法和基因遗传优化算法，对空调系统的空气处理单元进行了优化控制研究[2]。罗启军等人提出了一项动态的优化技术在一个指定期间内，能得到使目标函数( 运行成本或者峰值能耗) 最小的房间温度曲线，该算法还给出了暖通空调设备的最佳开/关时间[3]。K.T.Chan 等人提出用遗传算法对风冷制冷机的冷凝温度设定点进行优化控制以提高制冷机的效率[4]。此外，有许多研究者用人工神经网络来模拟暖通空调系统中各个设备的非线性特性，用于实现对整个空调系统的优化控制。目前，研究者们将更多先进的建模方法和智能优化方法引入到了暖通空调的优化控制中，更加注重变工况点的在线优化控制。何厚建等人对已建的暖通空调各关键设备的静态模型采用用实数编码的遗传算法建立了水系统工作点优化控制策略[5]杨晓平等人采用模糊聚类和RBF方法建立了空气处理单元的动态数学模型，以最终舒适性为目标优化空气处理单元的温湿度和送风压力[6]。孙一坚根据空调负荷变化对一级泵水系统进行变流量控制，取得了显著效果[7]。总之国内的学者更多探讨的是把智能方法引入控制系统的优化中，仿真研究多，实践成果少。
1.工程概况及主要设计参数 (1) 1.1 工程概况 (1) 1.2 基本设计参数 (1) 1.3 设计依据 (3) 2.空调系统的负荷计算 (3) 2.1空调房间的冷负荷计算 (3) 2.2湿负荷计算 (8) 2.3热负荷计算 (9) 3系统方案确定 (18) 3.1系统的分区 (18) 3.2空调系统的分类 (19) 3.3空调系统的比较 (20) 3.4空调系统方式的确定 (24) 3.4 空调房间送风量的确定 (27) 3.5空气处理设备选型 (29) 4.室内气流组织形式的确定及计算 (33) 4.1 送、回风口的型式 (33) 4.2 气流组织形式 (35) 4.3 气流组织的设计计算 (38) 5水系统设计 (44) 5.1水系统简介 (44) 5.2水系统的管路设计计算 (49) 5.4空调水系统水力计算 (51) 5.5系统管材的选择 (54) 6.风管的布置及其水力计算 (55) 6.1风管设计的基本知识 (55) 6.2风管的水力计算 (58) 7.空调制冷机房设计 (63) 7.1空调冷水系统 (63) 7.2热水循环系统.................................................................................. - 66 - 7.3冷冻水系统设计.............................................................................. - 68 - 7.4冷却水系统...................................................................................... - 71 - 7.5循环水系统的补水、定压与膨胀.................................................. - 74 - 7.6 管道的水力计算............................................................................. - 76 -8系统保温及消声、减震........................................................... - 79 - 8.1管道及设备的保温.......................................................................... - 79 -
太阳能小屋的设计 摘要：本文讨论了太阳能小屋设计中，光伏电池在小屋外表面的优化设计的问题。基于对问题的分析和给定的部分太辐射强度，不同种类光伏电池规格数据，以及满足最大发电量、最小投资量的要求，以对光伏电池性价比选择为中心，综合运用了SPSS、MATLAB、Excel等软件，使用了多种综合分析方法，研究了在太阳能小屋的设计中，不同种类的光伏电池之间，光伏电池与逆变器之间的最优串并联组合，以实现光伏电池在小屋外表面的优化铺设。 首先，影响光伏电池每峰瓦实际发电效率或发电量的主要因素太辐射总强度的分析，计算出倾斜平面的太辐射总强度，并利用选取每月选取一个代表日的方法，求得三类电池在阀值限制下的年辐射总量。（见表1） 其次，对三种类型光伏电池的最优选择，通过建立三种类型光伏电池的性价比选择模型（模型一），来寻找在既满足全年太阳能光伏发电总量尽可能大，又满足单位发电量的费用尽可能小的最优光伏电池组件，并求得各类电池一年的总发电量（见表2），光伏电池的最优性价比，该模型可适用于不同类型的物质的性价比优选，即可以保证最大出产，又可以顾及最小投入，从而达到最优选择。 再次，是对最优串并联组合的选取，我们得到了所需光伏电池的种类的块数后，通过分析结合之前所求得的性价比，利用线性规划模型得出最优串并联组合，和小屋外表面的铺设阵列，并最终求得投资的回收年限（见表4-6）。 最后，在解决问题二和问题三上，在光伏电池的最优选取和最优串并联组合的选取上，可以直接套用解决问题一是所用的模型，只需着重分析太辐射强度的变化及光伏电池的安装部位及方式（贴附或架空）。
关键词：太总辐射强度性价比选择线性规划 最优串并联组合每月代表日 一、问题的重述 在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面（屋顶及外墙）铺设光伏电池，光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电才能供家庭使用，并将剩余电量输入电网。不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式（贴附或架空）等。因此，在太阳能小屋的设计中，研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设是很重要的问题。 附件1-7提供了相关信息。请参考附件提供的数据，对下列三个问题，分别给出小屋外表面光伏电池的铺设方案，使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，而单位发电量的费用尽可能小，并计算出小屋光伏电池35年寿命期的发
华东理工大学关于印发《本科生毕业论文(设计) 教学的若干规定》的通知 校教〔2017〕5号 毕业论文（设计）是本科培养方案中的重要环节，是培养学生综合应用所学知识和技能进行科学研究工作的基本训练，是培养和提高学生分析解决实际问题能力，实现教学、科研和社会实践相结合的重要途径。现将修订后的《本科生毕业论文(设计)教学的若干规定》印发给你们，请认真遵照执行。 华东理工大学 2017年1月18日
华东理工大学 本科生毕业论文(设计)教学的若干规定 毕业论文（设计）是本科培养方案中的重要环节，是培养学生综合应用本学科基本理论、专业知识和基本技能进行科学研究工作的基本训练，旨在培养和提高学生分析解决实际问题的能力。为提高毕业论文（设计）质量，特制定本规定。 一、目标与要求 各院（系）应按照培养方案的要求，结合学校规定，制定符合本学科特点的《院（系）本科生毕业论文（设计）工作管理办法》（以下简称《管理办法》），明确本科毕业论文（设计）培养的具体目标，应达到的质量标准，并建立行之有效的全面质量管理制度。 各院（系）制定的《管理办法》应及时告知本院（系）所有师生，并报教务处备案。 二、选题与指导教师选派 做好选题与指导教师选派工作是顺利开展毕业论文（设计）的前提。各院（系）要结合以下几点原则，制定适合本院（系）实际情况的《管理办法》。 1．选题难易度及工作量，一般应控制在学生经过努力可以如期完成的程度。各专业学生毕业论文（设计）实际工作时间不得少于12周，有条件的专业可以安排更多时间。 —2 —
2．选题应符合专业教学的基本要求，必须同本专业、学科紧密相关，鼓励不同专业或不同学科之间交叉融合。选题要贴近社会生产生活实际，并具有一定学术性，体现教学与科学研究、技术开发、经济建设和社会发展紧密结合的原则。综述类课题不宜作为本科毕业论文（设计）课题。 3.为保证工科专业学生同时得到工程设计和科学研究两方 面的基本训练，工科专业的毕业环节实行“套餐”制。“套餐”一为小设计+大论文，“套餐”二为小论文+大设计，学生两者选其一。小论文和小设计均属于独立的教学环节，单独考核，学时安排一般不得少于4周，小论文篇幅一般不少于5千字，机械类的小设计图纸不少于1.5张，工艺类图纸不少于l张。 4．学生能否进入毕业论文环节的资格审查，按《全日制本科生学籍管理条例（修订）》（校教〔2014〕29号）规定执行。 5．学生可以在院（系）提供的课题中选择毕业论文（设计）课题，也可以自主选题。后者须由院（系）审核并配备指导教师。 6．原则上每位学生一个题目。如果多位学生共同参与同一研究项目，应要求每位学生在共同协作完成项目的同时，还必须指定其独立完成的工作内容及相应工作量。 7．指导教师一般应选派工作责任心强，具有中级及以上职称或具有博士学位的教师担任。每名指导教师指导毕业论文人数一般不超过5人（指导毕业设计的，按2倍毕业论文指导人数计算，即不超过10人）。 —2 —
毕业设计(论文)任务书 毕业设计(论文)题目：某市某综合楼空调系统设计 系别能源与动力学院班级建环本121/122 学生姓名学号 指导教师职称 毕业设计(论文)进行地点：校内 任务下达时间： 2015年 12 月 24 日 起止日期：2016年 3 月1日起——至 2016年 6 月日止 教研室主任年月日批准 1、论文的原始资料及依据：
（一）题目来源：某市某综合楼建筑结构图 （二）设计主要技术参数 （1）土建资料 详见建筑图纸。 (２) 气象参数：根据本市的气象资料确定； (３)建筑参数： 外墙体结构：根据地区自行选定，如δ=370 m m红砖，内外抹灰20mm 屋面：根据地区自行选定，如200mm厚混凝土板加12.5mm厚加气混凝土保温层。 外窗：根据地区自行选定，如标准玻璃的单层钢窗，全部挂淡色窗帘，（４）室内空调设计参数：温度t n=26℃； 湿度φn=60%； 风速不大于0.3 m/s。 （５）照明容量： 40W/m2 （６）房间人数：0.5人/m2，群集系数0.92 （三）设计主要技术关键 正确进行空调负荷和新风量的计算，确定出冷气方案，合理地布置管道，并进行水力计算，合理选择及布置设备，做好气流组织。 2、设计（论文）主要内容及要求 通过本次设计使学生系统地掌握空调系统设计的主要方法和步骤，能根据实际情况合理确定空调方案，会计算空调系统的负荷量和新风负荷量，能合理布置管道和设备，了解空调设备的型式及用途，会进行设备的选型，合理进行气流组织，会计算水管、风道的阻力，选取水泵、风机等。使学生能把所学知识灵活运用到实际当中去，让理论与实际相结合，为学生毕业以后的工作打下坚实基础。 主要内容： 空调系统的设计 （1）、由建筑物所在地区确定室内外气象参数； 夏季室内外设计计算参数；室内温度、湿度、风速、新风量等参数。
2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛地竞赛规则 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上 咨询等）与队外地任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关地问题 我们知道，抄袭别人地成果是违反竞赛规则地，如果引用别人地成果或其他公开地资料（包括网上查到地资料），必须按照规定地参考文献地表述方式在正文引用处和参考文献 中明确列出? 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛地公正、公平性?如有违反竞赛规则地行为，我们将受到严肃处理? 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们地论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等） 我们参赛选择地题号是（从 A/B/C/D中选择一项填写）： B 我们地参赛报名号为（如果赛区设置报名号地话）： 所属学校（请填写完整地全名）： 参赛队员（打印并签名）：1. 2. 3. 指导教师或指导教师组负责人（打印并签名）：教练组 日期：2012年9月10日 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）
2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号） 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号） 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）
太阳能小屋地优化设计 摘要 本文通过对题中所给数据和相关资料地分析，给出了光伏电池在小屋外表面地优化铺设方案 . 问题一：根据山西省大同市地气象数据，在仅考虑贴附安装方式地情况下，建立了多目标非线性规划模型 .根据该模型地结果，得出 35 年总发电量为： 1065202.28 度，单位发电量地花费为： 0.1566 元，总经济效益为：365751.12 元，成本回收年限为： 19 年. 问题二：在问题一地基础上，考虑了电池板地朝向与倾角对光伏电池地工作效率地影响，采用架空方式安装光伏电池，使之随着太阳位置地改变而均匀地、稳定地、连续地改变，建立了太阳辐射总强度地连续模型，并求其定积分，仍然是多目标非线性规划模型.最 终得出 35 年总发电量为： 1316013.03 度、单位发电量地花费为： 0.11 元，总经济效益为： 578835.8 元，比模型一多了 213084.7 元，成本回收年限为： 14 年. 问题三：根据大同地位置地坐标，以及太阳方位角和高度角地变化情况，小屋被设计为梯形，并画出了小屋地外形图，并给所设计小屋地外表面优化铺设光伏电池，给出铺设及分组连接方式，模型类似于模型一和二 .最终求得地 35 年总发电量为 1316013.03 度，单位发电量地花费为： 0.12元，总经济效益为：500883.975 元. 由本文求解结果可知，太阳能电池不仅是从能源还是环保上来说，都是一项很有发展前景地能源 .合理地利用这项资源，会给人们带来很好地经济效益. 关键字：多目标规划模型光伏电池太阳辐射 、问题重述 在太阳能小屋地设计中，研究光伏电池在小屋外表面地优化铺设是很重要地问题.本文 需通过参考附件提供地数据，对下列三个问题，分别给出小屋外表面光伏电池地铺设方案，使小屋地全年太阳能光伏发电总量尽可能地大，而单位发电量地费用尽可能地小，并计算出小屋光伏电池 35 年寿命期内地发电总量、经济效益及投资地回收年限. 在求解每个问题时，都要求配有图示，给出小屋各外表面电池组件铺设分组阵列图形及组件连接方式（串、并联）示意图，也要给出电池组件分组阵列容量及选配逆变器规格列表 .
毕业设计（论文）的基本要求 一、毕业设计（论文）中学生应遵循的基本原则 1、意义：毕业设计（论文）教学环节是综合性的实践教学活动，不仅可使学生综合运用所学过的知识和技能解决实际问题，还训练学生学习、钻研、探索的科学方法，提供学生自主学习、自主选择、自主完成工作的机会。 2、任务：毕业设计（论文）是在指导教师的指导下，使学生受到解决工作实际问题、进行科学研究的初步训练。学生应充分认识此项工作的重要性，要有高度的责任感，在规定的时间内按要求全面完成毕业设计（论文）的各项工作。 3、要求： a)学生在接到毕业设计（论文）任务书后，在领会课题的基础上，了解任务的范围及涉及的素材，查阅、收集、整理、归纳技术文献和科技情报资料，结合课题进行必要的资料阅读并。 b)向指导教师提交开题报告。在开题报告或工作计划中，要拟定完成课题所采取的方案、步骤、技术路线、预期成果等。经指导教师审阅同意后方可实施。 c)学生应主动接受教师的检查和指导，定期向指导教师汇报工作进度，听取教师对工作的意见和指导。 d)在毕业设计（论文）中，学生应充分发挥主动性和创造性，独立完成任务，树立实事求是的科学作风，严禁抄袭他人的设计（论文）成果，或请人代替完成毕业设计（论文）。 e)在毕业设计（论文）答辩结束后，必须交回毕业设计（论文）的所有资料，对工作中的有关技术资料，学生负有保密责任，未经许可不能擅自对外交流和转让。 f)做好毕业设计（论文）的总结。学生在提交的成果中总结业务上的收获、思想品德方面的提高，感受到的高级工程技术人才应具有的科学精神和品质。 g)学生在毕业设计（论文）期间要遵守学校、学院的规章制度。 二、开题报告、毕业设计（论文）的撰写要求 1、开题报告：按照所发开题报告内容认真填写。 2、毕业设计（论文）的撰写内容与要求： 一份完整的毕业设计（论文）包括：标题、摘要、目录、前言、正文、结论、总结与体会、谢辞、参考文献、附录等。 a)标题：应简短、明确、有概括性。字数一般不宜超过20个字。如有些细节必须放进标题，为避免冗长，可以分为主标题和副标题，主标题写得简明，将细节放在副标题中。 b)摘要：摘要应高度概括课题的内容、方法和观点，以及取得的成果和结论。应反映出整个内容的精华。中文摘要在300字以内为宜，同时要求写出外文摘要，以250个实词为宜，并要求写出中文、外文的关键词。 c)目录：毕业设计（论文）的一级、二级标题。 d)前言： ◆说明设计的目的、意义、范围及应达到的技术要求； ◆说明选题的缘由，本设计的指导思想；阐述本设计应解决的主要问题； ◆摘要和前言，虽然所写的内容大体相同，但仍有很大区别，区别主要在于：摘要写得高度概括、简略、某些内容可作笼统的表述，不写选题的缘由；而前言则要写得稍微具体些，内容必须明确表达，应写明选题的缘由，在文字量上要比摘要多一些。 e)正文： ◆毕业设计（论文）的正文内容应包括：设计方案论证、计算部分、设备及产品选型、结
承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括、电子、网上咨询等） 与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的 资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参 考文献中明确列出。 我们重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则 的行为，我们将受到严肃处理。 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展 示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： B 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 010048 所属学校（请填写完整的全名）：呼伦贝尔学院 参赛队员 (打印并签名) ：1. 苑伟 2. 曦 3. 海平 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)： 日期： 2012 年 09月 09 日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
B题太阳能小屋的设计 摘要 随着当今社会资源的匮乏，合理利用能源显得越来越重，其中太阳能做为一种新能源，给人们的生活和生产带来了很多帮助。在设计太阳能小屋时，需在建筑物表面（屋顶及外墙）铺设光伏电池，光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V 交流电才能供家庭使用，并将剩余电量输入电网。不同种类的光伏电池每峰瓦的差别很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式（贴附或架空）等。因此，在太阳能小屋的设计中，研究光伏电池在小屋表面的优化铺设是很重要的问题。 问题1仅考虑贴附安装方式，那么光伏电池组件的夹角就可以忽略了小屋的表面安装的个数根据其面积比例就可以计算出来。问题2的架空方式考虑到电池板的朝向与倾角会影响光伏电池的工作效率，会使小屋产电量更大。问题3中设计的小屋应尽可能多的装电池组件，以使发电量总量尽可能大。 在问题一中，根据各种光伏电池组件的连接方式和平均发电功率的比较和逆变器的价格（写出数据的对比），选择电池组件*和逆变器*，每个面的面积选择了*个逆变器……利用表格数据作图得到…… 在问题二中，根据市的每个面得辐射总量知道太阳照射比较强的是*面，于是再根据其每个方向的辐射量的比较选择按*度角安装电池组件 在问题三中，根据问题一和问题二的比较，知道用架空方式设计小屋会更有效率，小屋的结构比例和安装方向选择了电池组件*和逆变器*…… 关键字:光伏电池、光伏电池组件、逆变器、辐射强度、年发电量。
中国工商银行杭州支行办公楼空调工程设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
题目：永州商业广场综合楼中央空调系统设计 学院：建筑工程学院 专业：建筑环境与设备工程 学生姓名： xx 学号： 201209010114 指导老师： xxx 2016年3月30日
开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。 4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。
毕业设计（论文）开题报告 文献综述 一、引言 随着我国人民生活水平的不断提高，购买力增强。近年来修建了不少商业建筑，并且向多元化方向发展，建筑规模越来越大。装饰豪华、营销全面、多维服务，集商贸、娱乐、居住、办公为一体的高级商城也层出不穷。 商业建筑是一个流动人口众多的公共场所，室内空气的温湿度、洁净度和新鲜空气量等，对顾客和商场职工的身体健康影响很大。因此，商业建筑的空气环境越来越被商业部门所重视。我国卫生防疫部门对商业建筑提出了卫生要求，对较大的重点商场还进行过监测，对一些已建的大中商场要求进行改造，增设通风设施或加建空气调节装置。新建的大中商业建筑纷纷安装了空调系统，以提高商场的档次，吸引更多的顾客。各大城市中频频展开的“商战”更加速了空调系统在商业建筑中的普及。 商业建筑不断的增多，以及人们对室内空气的温湿度、洁净度和空气品质问题越来越重视，加上能源的紧缺，节能问题越来越引起人们的重视。因此迫切需要为商业建筑物安装配置节能、健康、舒适的中央空调系统来满足人们对高生活水平的追求。目前，随着我国经济的快速增长，生活条件日益改善，人们对生活环境的舒适性的要求越来越高，对中央空调的需求越来越大，对中央空调节能、舒适、健康更加关注。 国际标准规定，商用空调是3HP以上空调机组的统称，因此商用空调种类颇多。包括风冷热泵型中央空调机组，水冷螺杆式冷水机组、离心式冷水机组等等。 因此，设计一项节能、舒适、健康的中央空调工程是很有实际意义的。 二、研究现状 中央空调在世界上已有百年的发展历史，在中国也有20多年的应用时间，然而真正引起国内企业关注还是近几年。目前国内市场中央空调领域竞争已经进入白热化阶段，随着价格战连绵不断，在家用空调领域几乎已经无利可图的企业纷纷开始在中央空调领域寻找新的发展空间和利润增长点。 2003年中央空调市场容量将达到85亿元，2005年达到200亿元以上。市场空间迅
Refrigeration System Performance using Liquid-Suction Heat Exchangers S. A. Klein, D. T. Reindl, and K. BroWnell College of Engineering University of Wisconsin - Madison Abstract Heat transfer devices are provided in many refrigeration systems to exchange energy betWeen the cool gaseous refrigerant leaving the evaporator and Warm liquid refrigerant exiting the condenser. These liquid-suction or suction-line heat exchangers can, in some cases, yield improved system performance While in other cases they degrade system performance. Although previous researchers have investigated performance of liquid-suction heat exchangers, this study can be distinguished from the previous studies in three Ways. First, this paper identifies a neW dimensionless group to correlate performance impacts attributable to liquid-suction heat exchangers. Second, the paper extends previous analyses to include neW refrigerants. Third, the analysis includes the impact of pressure drops through the liquid-suction heat exchanger on system performance. It is shoWn that reliance on simplified analysis techniques can lead to inaccurate conclusions regarding the impact of liquid-suction heat exchangers on refrigeration system performance. From detailed analyses, it can be concluded that liquid-suction heat exchangers that have a minimal pressure loss on the loW pressure side are useful for systems using R507A, R134a, R12, R404A, R290, R407C, R600, and R410A. The liquid-suction heat exchanger is detrimental to system performance in systems using R22, R32, and R717. Introduction Liquid-suction heat exchangers are commonly installed in refrigeration systems With the intent of ensuring proper system operation and increasing system performance.Specifically, ASHRAE(1998) states that liquid-suction heat exchangers are effective in: 1) increasing the system performance 2) subcooling liquid refrigerant to prevent flash gas formation at inlets to expansion devices 3) fully evaporating any residual liquid that may remain in the liquid-suction prior to reaching the compressor(s) Figure 1 illustrates a simple direct-expansion vapor compression refrigeration system utilizing a liquid-suction heat exchanger. In this configuration, high temperature liquid leaving the heat rejection device (an evaporative condenser in this case) is subcooled prior to being throttled to the evaporator pressure by an expansion device such as a thermostatic expansion valve. The sink for subcooling