基于土壤源熱泵的太陽能跨季節(jié)蓄能的理論研究與實踐.pdf

1、利用土壤源熱泵進行太陽能跨季節(jié)蓄能可以有效地解決土壤源熱泵系統(tǒng)土壤熱失衡的問題。對于寒冷和嚴寒等熱負荷占優(yōu)的建筑氣候區(qū)，本文針對基于土壤源熱泵的太陽能跨季節(jié)蓄能機理、跨季節(jié)蓄能實踐的可行性、蓄熱系統(tǒng)的設計、蓄熱周期的預測、蓄熱過程的TRNSYS模擬分析、蓄熱系統(tǒng)的匹配運行測量調(diào)試等問題開展系列研究。以一個實際工程為支撐，開展了跨季節(jié)蓄能的實踐。
　　首先，分析利用土壤源進行太陽能跨季節(jié)蓄能的可行性。建立雙 U型地埋管傳熱的物理模型

2、和數(shù)學模型，利用 Matlab軟件對理論模型進行求解計算，得到土壤溫度分布曲線和擬合方程，通過溫度分布法計算得到地埋管換熱器傳熱量。結果表明，地埋管換熱器的換熱量能夠滿足蓄熱量的要求。
　　其次，根據(jù)天津工業(yè)大學新校區(qū)A區(qū)設備站2010年、2011年和2012年土壤源熱泵系統(tǒng)的運行能源賬單和天津地區(qū)典型氣象年的太陽能輻射數(shù)據(jù)，同時考慮太陽能利用率、極端天氣、管路熱量損失等因素，預測蓄熱實驗周期，設計蓄熱實驗系統(tǒng)并進行蓄熱實驗。蓄熱

3、實驗分別測量了實驗周期內(nèi)的太陽能輻射強度、集熱水箱供回水溫度及流量、地埋管附近各層土壤實時溫度，通過計算分別得到蓄熱期內(nèi)的太陽能輻射量、地埋管蓄熱量和土壤溫升等數(shù)據(jù)，利用太陽能利用率和延遲響應的概念分析了輻射量和蓄熱量之間關系。實驗中，總輻射量為956991.3MJ，總蓄熱量為480299.1MJ，總蓄熱量是地埋管年均取熱量的2.03倍，總蓄熱量占總輻射量的50.2％，太陽能平均利用率為50.2%。
　　再次，利用 TRNSYS模

4、擬軟件解決了過渡季節(jié)的跨季節(jié)蓄能難題。建立仿真模型，并利用實驗數(shù)據(jù)對該模型進行驗證，提出相關的誤差修正模型，用來消除氣象參數(shù)和設備耗散熱對模擬結果的影響。過渡季節(jié)的蓄熱過程模擬結果表明，盡管在過渡季節(jié)，其儲熱量(247719.47kWh)同樣能夠滿足蓄熱量的要求。
　　最后，從土壤溫度、蒸發(fā)器進水溫度、系統(tǒng)和機組COP及經(jīng)濟環(huán)境性四個方面對蓄熱效果進行了評價。根據(jù)2010年、2011年，2012年冬季土壤源熱泵的能源賬單，計算得到