太陽能-雙熱源熱泵供暖系統(tǒng)優(yōu)化研究.pdf

1、在能源日趨緊張匱乏，環(huán)境問題突出的背景下，太陽能以其節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)越來越多的受到人們的關(guān)注，尤其是在冬季需要采暖的嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)。太陽能-雙熱源熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)是一種綜合利用太陽能和空氣能的復(fù)合能源供暖方式，本文結(jié)合實(shí)際工程分別從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)與系統(tǒng)控制策略兩個(gè)角度入手對(duì)系統(tǒng)展開優(yōu)化研究。研究成果對(duì)于提高太陽能-雙熱源熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)效率、減少能源消耗、提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性具有重要的工程意義，可為今后同類供暖工程設(shè)計(jì)提供理論參考。
　　

2、首先，依據(jù)某鐵路站房實(shí)際工程，利用TRNSYS建立太陽能-雙熱源熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)仿真模型，依據(jù)室外太陽輻射強(qiáng)度及室內(nèi)熱需求狀況，針對(duì)不同工況詳細(xì)制定系統(tǒng)運(yùn)行模式;運(yùn)用綜合效率方法完成對(duì)系統(tǒng)集熱面積、蓄熱水箱容積等系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，在此基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)方法模擬分析集熱面積、集熱器方位角、集熱器傾角、單位集熱面積循環(huán)流量、單位集熱面積蓄熱水箱體積對(duì)系統(tǒng)性能的影響規(guī)律，結(jié)果表明所選因素在一定范圍內(nèi)，對(duì)系統(tǒng)性能影響大小的順序依次為:集熱面

3、積＞集熱器方位角＞集熱器傾角＞單位集熱面積蓄熱水箱體積＞單位集熱面積循環(huán)流量。
　　其次，建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)最優(yōu)化計(jì)算模型，采用粒子群算法，搭建系統(tǒng)最優(yōu)化計(jì)算平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)化，使供暖系統(tǒng)滿足室內(nèi)熱需求的同時(shí)最大限度收集利用太陽能。以某實(shí)際工程中太陽能-雙熱源熱泵供暖系統(tǒng)為例進(jìn)行同步優(yōu)化計(jì)算，結(jié)果表明，系統(tǒng)供暖季太陽能總供熱量最大時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)組合是:集熱器方位角為南偏西14°，集熱器傾角為53°，單位集熱面積循環(huán)流量為

4、0.0149m3/(hr·m2)，單位集熱面積蓄熱水箱體積為0.146m3/m2,同步優(yōu)化計(jì)算后，系統(tǒng)供暖季水箱供熱量與初始設(shè)計(jì)相比增加了7.9％。
　　最后，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)最優(yōu)化基礎(chǔ)上，基于典型天太陽輻射與室外空氣溫度變化規(guī)律，提出“最大限度利用太陽能策略（策略一）”及“綜合利用太陽能和空氣能策略（策略二）”，通過系統(tǒng)供暖季運(yùn)行性能對(duì)比實(shí)現(xiàn)控制策略優(yōu)化。研究表明:采取策略二時(shí)，系統(tǒng)供暖季能耗隨雙熱源熱泵模式切換溫度Tq的增大而逐