太陽能-地源熱泵復合能量系統(tǒng)在建筑節(jié)能中的應用研究.pdf

1、為了提高可再生資源的利用率，提升地源熱泵系統(tǒng)的性能，提出了多種太陽能一地源熱泵復合能量系統(tǒng)。本文基于濟南某辦公樓的建筑模型對多種太陽能地源熱泵復合能量系統(tǒng)進行仿真分析，討論了不同形式的設備參數(shù)、運行模式以及節(jié)能效果。
　　通過對山東省濟南某辦公樓采用TRNSYS平臺進行建模和仿真，分析得出冬季最大熱負荷341.6Kw，夏季最大冷負荷為425.94Kw。對不同運行時間的相同系統(tǒng)進行仿真對比，發(fā)現(xiàn)間歇運行系統(tǒng)比全天運行系統(tǒng)的設計負荷指

2、標要大20-30％左右。針對該建筑進行單一地源熱泵系統(tǒng)的設計，對TRNSYS中各相關部件的數(shù)學模型進行了驗證分析。對該系統(tǒng)8760小時的逐時仿真的數(shù)據(jù)進行了分析，通過分析地埋管側(cè)回水的溫度判斷地埋管數(shù)量是否滿足系統(tǒng)需要，計算出該機組冬季COP維持在4左右，夏季在6-7.5之間，全年系統(tǒng)的能效比為3.23。
　　對太陽能系統(tǒng)中各部件數(shù)學模型進行了理論分析，確定了太陽能集熱器的連接方式、面積、水箱容量、水泵參數(shù)并對集熱器傾角和方位角采

3、用Hooke-Jeeves算法進行優(yōu)化計算，濟南地區(qū)冬季日間優(yōu)化后的傾角為55.0625°，方位角為2.125°。
　　在此基礎上對太陽能地源熱泵復合系統(tǒng)的兩種串聯(lián)形式進行了設計和研究。通過仿真計算:先集熱器后地埋管的串聯(lián)方式的全年能效比為3.23，比單一地源熱泵系統(tǒng)提升2.84％;先地埋管后集熱器的串聯(lián)形式的全年能效比為3.335，比第一種串聯(lián)形式提高了0.439％。分析發(fā)現(xiàn)當室外天氣較好時，太陽能產(chǎn)生的熱水回灌到土壤中，而天氣

4、較差時太陽能產(chǎn)生的熱水溫度較低，因此對系統(tǒng)性能的提升存在一定的不足。
　　基于串聯(lián)模式的不足，對太陽能地源熱泵復合交替系統(tǒng)進行了理論分析，確定了太陽能系統(tǒng)中水泵啟停的控制參數(shù)與邏輯，對交替控制點進行了分析，搭建了交替系統(tǒng)的TRNSYS模型，通過優(yōu)化計算得出當水箱為50m3，集熱器的面積為550m3時，系統(tǒng)的性能較好，交替系統(tǒng)的全年能效比為3.89，比單一地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能20.43％，分析表明較串聯(lián)系統(tǒng)而言復合交替系統(tǒng)的能效比更高。