长沙地区太阳能—土壤源热泵热水系统运行模拟研究

发布时间：2020-02-06 18:52

【摘要】：太阳能和地热能都是地球上广泛分布的清洁可再生能源，如何对它们进行更有效的开发利用已成为全球的研究热点，建筑中是重要的应用领域之一。由于生活热水能耗在民用建筑能耗中占据较大的比重，采用可再生能源制取生活热水成为一个值得研究的课题。本文通过分析单一热源热泵制取生活热水的优缺点，针对长沙地区的气候特征，提出了太阳能-土壤源热泵热水系统稳定高效制取生活热水的系统设计和运行方式，并对它进行了运行模拟研究。首先，以长沙地区某学生宿舍的热水系统为例，对电辅助加热太阳能热水系统与土壤源热泵热水系统设计过程进行了介绍，主要包括热水需求量的确定和主要设备选型的计算过程，接着简要介绍了用于本文系统仿真的软件，并建立了该两种热水系统的仿真模型，对它们进行了长期运行模拟研究，得出了该两种热水系统的优化设计参数和不适合于大中型热水工程长期节能稳定高效运行的结论。其次，提出了太阳能-土壤源复合式热泵热水系统，对该系统的构成、特点、工作原理、运行工况与控制方式进行了描述，，建立了该系统的仿真模型，针对太阳能集热器面积与热泵机组容量的匹配优化这一影响该复合式系统运行性能的关键问题，采用计算费用法进行分析，同时进行了系统匹配模拟研究，得到了优化匹配方案，并进行了在暑假期间利用埋地换热器进行太阳能蓄热的优化设计研究，得出了较优的蓄热温度条件。最后，对提出的太阳能-土壤源复合式热泵热水系统与土壤源热泵热水系统和电辅助加热的太阳能热水系统进行了节能、环保与经济效益的比较分析。计算得到了不同热水系统方案的初投资与年运行费用，采用费用年值这一综合评价指标对三种方案的经济效益进行了评价，得出了太阳能-土壤源复合式热泵热水系统是经济性最优的方案，并计算得到了采用该方案的动态投资回收期。
【图文】：

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此时的空气源热泵系统不能运行或者是运行效率极低，较高，作为蒸发温度可获得较好的制热性能系数，提供热量较多。然土壤源热泵热水系统具有很好的节能与环保优势，不过仍不可避陷与不足之处，其主要缺点如下：1）土壤较小的导热系数与较弱的换热强度导致相同负荷情况下需要积，因此使得地盘管用量较多，占用较大的埋管区域面积，由此造。2）连续运行情况下因地埋管不断的吸热过程导致埋管周围的土壤温这就使得热泵机组的蒸发温度制与热性能系数随之也不断降低。因泵系统间歇运行相比连续运行时的效果要好。当需求供热量很大而时，也可配置辅助加热设备。3）埋地换热器在土壤中的换热过程是一个比较复杂的动态传热传质计、计算及模拟研究带来了很大的团难。壤源热泵热水系统通常由埋地换热器、热泵机组、贮热水箱、循环、支架和控制系统组成，下图 4.1 是它的系统原理图。

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4.2 各主要因素对于系统能效的影响分析4.2.1 贮热水箱容积对于系统能效的影响分析图 4.2 是在模拟软件中根据表 2.7 的设计选型结果搭建的本热水系统的动态
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU822

【参考文献】