太陽能-地源熱泵復(fù)合能量系統(tǒng)在建筑節(jié)能中的應(yīng)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(fù)合能量系統(tǒng)。本文基于濟(jì)南某辦公樓的建筑模型對多種太陽能地源熱泵復(fù)合能量系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，討論了不同形式的設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行模式以及節(jié)能效果。
　　通過對山東省濟(jì)南某辦公樓采用TRNSYS平臺(tái)進(jìn)行建模和仿真，分析得出冬季最大熱負(fù)荷341.6Kw，夏季最大冷負(fù)荷為425.94Kw。對不同運(yùn)行時(shí)間的相同系統(tǒng)進(jìn)行仿真對比，發(fā)現(xiàn)間歇運(yùn)行系統(tǒng)比全天運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)負(fù)荷指

2、標(biāo)要大20-30％左右。針對該建筑進(jìn)行單一地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對TRNSYS中各相關(guān)部件的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了驗(yàn)證分析。對該系統(tǒng)8760小時(shí)的逐時(shí)仿真的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jì)算出該機(jī)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(xué)模型進(jìn)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(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，濟(jì)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(chǔ)上對太陽能地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)的兩種串聯(lián)形式進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究。通過仿真計(jì)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(dāng)室外天氣較好時(shí)，太陽能產(chǎn)生的熱水回灌到土壤中，而天氣

4、較差時(shí)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(fù)合交替系統(tǒng)進(jìn)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(diǎn)進(jìn)行了分析，搭建了交替系統(tǒng)的TRNSYS模型，通過優(yōu)化計(jì)算得出當(dāng)水箱為50m3，集熱器的面積為550m3時(shí)，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(fù)合交替系統(tǒng)的能效比更高。