太陽能-土壤雙熱源熱泵系統(tǒng)設(shè)計及運行特性模擬研究.pdf

1、我國北方地區(qū)采暖季建筑能耗高，集中供熱覆蓋還不全面，“以煤為主、一家一戶式”的分散式供熱方式效率低、脫硫設(shè)備落后，更加重了大氣環(huán)境污染程度。可再生能源如土壤熱能、太陽能等能夠改善能源消費結(jié)構(gòu)，在滿足冬季建筑供熱負荷需求的同時，減少對化石能源的消耗，降低污染物排放。“十三五”規(guī)劃國家出臺了一系列政策，立足能源清潔化發(fā)展和大氣污染防治，逐步實施電能替代燃煤小鍋爐，重點在居民采暖領(lǐng)域，推廣一批土壤源熱泵試點示范項目。
　　針對北京某四合

2、院，按照“太陽能優(yōu)先，太陽能-土壤源并聯(lián)運行，獨立土壤源為輔”的原則對太陽能-土壤雙熱源熱泵系統(tǒng)進行設(shè)計，包括系統(tǒng)的工藝流程、運行模式、主要設(shè)備選型及布置方式等。以某太陽能-土壤雙熱源熱泵示范系統(tǒng)為對象，對其進行試驗研究并分析系統(tǒng)典型天和供暖期的系統(tǒng)運行特性。借助GenSystem一體化仿真支撐系統(tǒng)軟件平臺，搭建了太陽能-土壤雙熱源熱泵系統(tǒng)的仿真模型，對不同工況下系統(tǒng)運行特性以及運行控制條件對系統(tǒng)運行特性的影響進行模擬分析。
　　

3、結(jié)果表明：（1）在制定的運行策略下，示范系統(tǒng)實現(xiàn)了土壤源熱泵、太陽能直接供熱、太陽能熱泵三種模式切換運行。冬季供熱工況下，太陽能熱泵供熱相比于土壤源熱泵供熱 COPhp高出28.07%，COPsys高出16.55%。（2）在整個供暖期內(nèi)，示范系統(tǒng)全天平均性能系數(shù) COPall最高值為3.51，最低值為1.76，平均值為2.74。太陽能集熱量對全天熱負荷貢獻比例fsc集中在0.6左右，地熱能、電能對全天熱負荷貢獻比例fg集中在0.2左右（

4、。3）系統(tǒng)全天平均性能系數(shù)COPall隨著太陽能的貢獻比例fsc的升高而增大；隨著地熱能對熱負荷的貢獻比例fsc的升高而減?。浑S著電能對熱負荷的貢獻比例fe的升高而減小。（4）系統(tǒng)主要設(shè)備太陽能集熱器、埋管換熱器、蓄熱水箱、熱泵機組、建筑熱負荷相關(guān)參數(shù)模擬結(jié)果與實際系統(tǒng)試驗數(shù)據(jù)結(jié)果基本一致，可用于太陽能-土壤雙源熱泵系統(tǒng)的分析與優(yōu)化。（5）由模擬結(jié)果得出當改變系統(tǒng)運行控制條件，太陽能直接供暖溫度從30℃降低到20℃時，COPall提高約