太陽能熱水和熱泵復(fù)合熱源的毛細管輻射供暖應(yīng)用研究.pdf

1、針對建筑節(jié)能、低碳環(huán)保的迫切需求，本文研究了一種采用太陽能和空氣源熱泵（熱泵）作為熱源的毛細管輻射供暖系統(tǒng)。相比其他供暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)不但能提高人體舒適性，還具有節(jié)能環(huán)保的特點。
　　本文的研究工作包括下面幾個方面:對南京地區(qū)建筑面積為354.50m2的某三層別墅進行建模，采用典型氣象年逐時氣象參數(shù)進行熱環(huán)境動態(tài)模擬;對該建筑的6個空間設(shè)計了毛細管輻射式供暖系統(tǒng)（鋪設(shè)面積為250m2），熱源側(cè)考慮采用太陽能熱水+熱泵的復(fù)合能源系統(tǒng)與

2、單一熱源供暖系統(tǒng)兩種情況;對平板型集熱器、蓄熱水箱、熱泵分別進行建模。應(yīng)用TRNSYS軟件模擬研究最佳的蓄熱水箱體積與集熱面積的比值（VAR）;采用最佳比值模擬研究有效集熱量和集熱效率的變化，分析每周、每月及全年太陽能保證率和熱泵逐時能耗情況;將復(fù)合熱源供暖系統(tǒng)與單一熱源供暖系統(tǒng)能耗模擬比較分析，計算復(fù)合熱源初投資回收期限;對單一熱源熱泵供暖進行實驗測試和分析研究;運用費用年值算法分析復(fù)合系統(tǒng)經(jīng)濟性和節(jié)能性。
　　本文研究的成果包

3、括以下幾個方面:
　　1)創(chuàng)新提出了研究優(yōu)化太陽能集熱系統(tǒng)的重要參數(shù)(VAR)，創(chuàng)新提出VAR的三步優(yōu)化法:a）費用年值法優(yōu)化;b）有效集熱量和集熱效率優(yōu)化;c）太陽能保證率優(yōu)化。采用三步優(yōu)化法模擬得到復(fù)合系統(tǒng)的最佳VAR區(qū)間為[0.049，0.065]，即1m2集熱面積的優(yōu)化配置水箱容積為50L～60L。
　　2)根據(jù)建筑能耗模擬和太陽輻射模擬分析，得到太陽能集熱面積為48.52m2，確定VAR=0.057，蓄熱水箱體積為

4、2.75m3。采用上述配置，太陽能熱水系統(tǒng)典型日有效集熱量為525.49MJ，其余熱負荷281.60MJ由熱泵承擔(dān)，太陽能占建筑總負荷的65.11％。全年供暖期太陽能有效集熱量為33773.72MJ，配套熱泵供熱量為20189.71MJ，太陽能集熱系統(tǒng)與熱泵系統(tǒng)熱量比為8∶5。
　　3)將復(fù)合熱源與單一熱源全年供暖能耗模擬比較，復(fù)合熱源模式下熱泵能耗為3209.25kWh，單一熱源模式下能耗5753.18kWh，復(fù)合熱源節(jié)能254

5、3.93kWh。復(fù)合熱源的初投資高出單一熱源25285元，利用節(jié)能回報，可以在不到8年時間里回收投資。
　　4)考慮生命周期15年，將復(fù)合熱源與傳統(tǒng)熱源比較，采用費用年值法將復(fù)合熱源與燃氣鍋爐、燃油鍋爐、電輔助太陽能供暖系統(tǒng)比較得知，復(fù)合熱源初投資為78185元，年運行費用為1765元，費用年值最低，為10912元/年。復(fù)合熱源每年能節(jié)省標準煤為2.30噸、節(jié)省碳排放量為1.63噸。
　　本文有3個創(chuàng)新點，提出VAR作為太陽