太陽能-土壤源熱泵聯(lián)合供暖的實驗研究.pdf

1、目前，太陽能作為最具前途的清潔可再生能源，正得到廣泛應(yīng)用，但太陽能存在能量密度低、不穩(wěn)定、具有間歇性和周期性等諸多局限性，從而使太陽能直接利用受到限制。土壤源熱泵作為高效的建筑供暖空調(diào)用可再生能源技術(shù)之一，在實際工程中得到大規(guī)模應(yīng)用，同時我們也發(fā)現(xiàn)土壤源熱泵在運行中長期連續(xù)從土壤取熱，將會使土壤的溫度場長期得不到有效恢復(fù)，造成土壤溫度不斷降低，導(dǎo)致熱泵機組的COP值和穩(wěn)定性下降。
　　 本文從克服太陽能和土壤源熱泵系統(tǒng)單獨運行時

2、存在的問題出發(fā)，提出了太陽能土壤跨季節(jié)蓄熱及其與地源熱泵相結(jié)合的太陽能.土壤源熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)，開展了聯(lián)合供暖系統(tǒng)運行特性的實驗研究。
　　 主要研究內(nèi)容包括：
　　 （1）確定了太陽能與地源熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)的運行模式及運行工況，設(shè)計、搭建了聯(lián)合供暖系統(tǒng)的實驗臺，在精確計算的基礎(chǔ)上對實驗系統(tǒng)各部分進行了合理匹配。
　　 （2）對太陽能-地埋管系統(tǒng)土壤蓄熱特性進行了實驗研究。分析了蓄熱期間，太陽集熱器效率、土壤蓄熱

3、率、地下溫度場及系統(tǒng)耗功等參數(shù)的變化；計算得到蓄熱周期內(nèi)土壤蓄熱率ψ約為79.04％，土壤跨季節(jié)熱損失率約為48.22％，太陽集熱器的日平均集熱效率約為59.50％，冬季每多從土壤中獲得1kJ的熱量需消耗蓄熱期間0.3kJ左右的泵功。表明使用太陽能.地埋管式土壤儲熱系統(tǒng)對太陽能長期存儲是可行的，顯示了較好的應(yīng)用前景。
　　 （3）對有跨季節(jié)蓄能的太陽能-地源熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)進行了實驗研究。計算系統(tǒng)供暖期間取熱率的大小，分析土壤溫

4、度場的變化；綜合考慮實驗周期內(nèi)系統(tǒng)制熱系數(shù)的大小，分析了聯(lián)合供暖系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性及可行性；對冬季太陽能熱泵和地源熱泵的性能進行了分析。系統(tǒng)供暖期間太陽能熱泵、地源熱泵、太陽能.土壤源熱泵的機組COP平均值分別為3.56、3.32和3.41；全系統(tǒng)COP平均值為2.23；聯(lián)合供暖實驗系統(tǒng)平均取熱率在33.2％左右。研究表明，太陽能一地源熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)實現(xiàn)了太陽能和土壤熱的綜合利用，彌補了單獨熱源熱泵的不足，具有很好的供暖性能。