夏热冬冷地区空气源热泵与建筑物耦合变工况分析及优化

发布时间：2020-09-01 17:40

　　 鉴于现在设计人员和用户对于空气源热泵性能的了解还仅限于额定工况的制热量和COP,导致按照额定工况制热量和COP所选机组在夏热冬冷地区冬季低温工况运行时的制热效果出现无法满足实际需求的情况时有发生。目前针对于空气源热泵制热效果出现恶化的情况学者们有提出新的评价指标,比如说SCOP、IPLV等。但是这类指标还是无法让设计人员和用户直观了解空气源热泵在不同工况下运行时的产能值和能效比值,以及其产能能否满足建筑室内负荷需求。首先,本文通过对已有的空气源热泵模型和建筑室内负荷预测模型的对比分析,针对空气源热泵在夏热冬冷地区的特殊性以及现有空气源热泵评价指标的缺陷,通过计算机模拟和数学方法建立空气源热泵机组变工况产能输出模型、空气源热泵变工况能效比模型和建筑冬夏季动态负荷需求模型,并对模型可靠度进行了相关验证,认为在夏热冬冷地区全方面考虑室内外环境温度和室外空气含湿量等因素的产能和负荷模型有更高的可靠度。然后,遵循能量守恒定律将热泵变工况产能输出模型和建筑动态负荷需求基于室内外温度和室外湿度参数进行耦合,得到空气源热泵满足建筑负荷需求的稳定工作范围以及满足建筑负荷所需前提下热泵最不利工况点的产能值和能效比值,发现额定工况产热量和COP都满足要求的空气源热泵在最不利工况下的COP值仅为额定工况值的32.7%,完全不满足节能要求。最后,综合分析室内外温度和室外湿度等因素对于热泵性能的影响以及夏热冬冷地区冬夏一体使用的空气源热泵全年工作时会面临的问题,提出将热泵产能输出满足建筑负荷需求的稳定运行工况区间、热泵满足建筑负荷需求的最不利工况点的产能值和能效比值等三个指标作为新的空气源热泵设计选型依据。文中所建模型和方法能够在进行空气源热泵设计选型时达到有效预测热泵变工况运行时实际性能和满足建筑负荷需求的程度的目的,可以优化现有的空气源热泵设计选型方法和评价标准,其思路对于其他地区和机组进行设计选型同样也有一定的借鉴作用。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU83
【部分图文】：

为－３°Ｃ。夏季室内空调设定温度：最低温度２０°Ｃ，最高温度２８°Ｃ；冬季室内空调逡逑设定温度：最低温度１６°Ｃ，最高温度２４°Ｃ逡逑该办公房间的建筑图见图２．１，其建筑物围护结构具体参数按照节能标准夏逡逑热冬冷地区建筑要求选取，详见表２．１：逡逑图２．１某办公建筑模型图逡逑１６逡逑

逦＜７０逦＜邋０．３逡逑该建筑全年逐时单位面积室内负荷如图２所示，可知该建筑的冬季单位面积逡逑平均热负荷约为夏季平均冷负荷的６１％，符合夏热冬冷地区的办公建筑负荷规律。逡逑１５0１逦逦热负荷（ｗ／ｎｆ）逡逑１００：邋＾逡逑１／１邋２／１邋３／１邋４／１邋５／１６／１７／１８／１邋９／１１0／１邋１１／１１２／１逡逑曰期逡逑图２．２长沙市全年逐时单位面积负荷图逡逑２．３．２建筑物负荷需求模型逡逑整个建筑空调系统实现节能优化目的的前提条件就是实现建筑物空调负荷需逡逑求的准确预测，线性回归法、神经网络法、指数平滑法和层次分析法等是现在大逡逑家主要选择用作空调负荷需求预测的方法［４７，４８］。神经网络算法因为自身非线性映逡逑射、自适应和自主学习的能力非常强大，对于众多影响因素对于空调负荷预测来逡逑说都是非结构性和非精确性的规律这一特征能够凸显出其优势，但是容易在学习逡逑训练过程中出现过学习或者训练精度很高预测精度较差的现象，并且其算法不够逡逑简单不容易在实际工程应用中进行推广。季节性的指数平滑法是基于建筑自身的逡逑历史数据来进行建筑负荷的预测，无需额外的相关数据，但是不能充分利用到众逡逑多能够影响建筑负荷预测的影响因素

．．从图３．１至图３．８中可以看出，空气源热泵制热运行和制冷运行时受室内外逡逑温度的影响都比较大，空气源热泵的制热量随着室内温度的升高和室外温度的降逡逑低而不断下降，而建筑物的热负荷反而逐渐增加，与机组的供热特性恰好相反。逡逑３０逡逑

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本文编号：2810050