分区串并联式太阳能-地源热泵跨季节蓄热组合系统优化研究
发布时间：2022-07-09 18:36
太阳能-地源热泵跨季节蓄热组合（SAGSHP）系统可在全年利用太阳能的基础上弥补太阳能作为单一热源的不稳定性,有利于资源的可持续利用,已被广泛用于暖通空调领域。传统SAGSHP系统地埋管群主要包括串联与并联两种形式,管群串联式系统具有换热温差大的优势,但其整体换热效率低;管群并联式系统可获得较大的换热效率,但其换热温差偏小。为克服传统SAGSHP系统管群串联连接换热效率低而并联连接换热温差小的问题,从而获得较高的换热温差与换热效率,本研究提出了一种地埋管群分区串并联的SAGSHP组合系统。利用TRNSYS-18建立了分区串并联式SAGSHP组合系统物理模型,模拟分析了不同串并联分区面积、不同蓄热量的情况下,系统的运行模式、土壤温度场、地源热泵进出口温度、短期蓄热水箱平均温度的变化情况,得到了分区串并联式SAGSHP组合系统的最佳分区与蓄/取热设计原则;进一步,建立了分区串并联式SAGSHP组合系统的优化模型,研究了不同地区分区串并联式SAGSHP组合系统容量与运行的匹配关系,为该系统的合理利用提供指导。主要研究结果及结论如下:（1）通过建立分区串并联式SAGSHP组合系统物理模型,在不...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号表
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 太阳能-地源热泵跨季节蓄热组合系统研究现状
1.2.1 SAGSHP系统管群连接形式研究现状
1.2.2 SAGSHP系统性能与优化研究现状
1.2.3 存在的问题及难点
1.3 主要研究内容及技术路线
1.4 本章小结
2 分区串并联式SAGSHP组合系统简介
2.1 分区串并联式SAGSHP组合系统工作原理
2.1.1 传统SAGSHP系统工作原理
2.1.2 分区串并联式SAGSHP组合系统工作原理
2.2 集热系统工作原理
2.2.1 太阳能集热器工作原理及数学模型
2.2.2 太阳能集热器侧循环水泵启停原则
2.3 蓄热系统工作原理
2.3.1 蓄热水箱工作原理及数学模型
2.3.2 地埋管群长期蓄热工作原理
2.4 地源热泵工作原理及数学模型
2.5 本章小结
3 分区串并联式SAGSHP系统与传统系统性能对比
3.1 分区串并联式SAGSHP组合系统仿真模型
3.1.1 TRNSYS简介
3.1.2 系统仿真模型建立
3.2 模型实验验证
3.3 分区串并联式SAGSHP组合系统性能评价方法
3.3.1 系统综合性能评价方法
3.3.2 地源热泵性能评价方法
3.4 分区串并联式SAGSHP组合系统综合性能对比分析
3.4.1 分区串并联式SAGSHP系统最佳设计原则及COP对比
3.4.2 分区串并联式SAGSHP组合系统供热稳定性验证
3.4.3 传统与分区串并联式SAGSHP系统土壤温度场对比
3.5 本章小结
4 分区串并联式SAGSHP组合系统优化模型
4.1 系统负荷模拟
4.1.1 典型城市选择
4.1.2 系统负荷模拟与能耗分析
4.2 分区串并联式SAGSHP组合系统规模设计
4.2.1 太阳能集热系统规模设计
4.2.2 蓄热水箱容积设计
4.2.3 地源热泵规模设计
4.3 分区串并联式SAGSHP组合系统优化模型
4.3.1 优化模型的目标函数
4.3.2 优化模型的约束条件
4.4 本章小结
5 分区串并联式SAGSHP组合系统优化匹配与结果分析
5.1 遗传算法理论基础
5.2 分区串并联式SAGSHP组合系统容量优化
5.2.1 容量变量优化范围的确定
5.2.2 容量优化结果分析
5.3 分区串并联式SAGSHP组合系统运行优化
5.3.1 运行优化变量范围的确定
5.3.2 运行优化结果分析
5.4 系统容量匹配与运行优化对比分析
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 概述
6.2 主要研究结论
6.3 研究创新点
6.4 课题展望
参考文献
附录
A 图表目录
B 研究生阶段学术成果
致谢
本文编号：3657617
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号表
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 太阳能-地源热泵跨季节蓄热组合系统研究现状
1.2.1 SAGSHP系统管群连接形式研究现状
1.2.2 SAGSHP系统性能与优化研究现状
1.2.3 存在的问题及难点
1.3 主要研究内容及技术路线
1.4 本章小结
2 分区串并联式SAGSHP组合系统简介
2.1 分区串并联式SAGSHP组合系统工作原理
2.1.1 传统SAGSHP系统工作原理
2.1.2 分区串并联式SAGSHP组合系统工作原理
2.2 集热系统工作原理
2.2.1 太阳能集热器工作原理及数学模型
2.2.2 太阳能集热器侧循环水泵启停原则
2.3 蓄热系统工作原理
2.3.1 蓄热水箱工作原理及数学模型
2.3.2 地埋管群长期蓄热工作原理
2.4 地源热泵工作原理及数学模型
2.5 本章小结
3 分区串并联式SAGSHP系统与传统系统性能对比
3.1 分区串并联式SAGSHP组合系统仿真模型
3.1.1 TRNSYS简介
3.1.2 系统仿真模型建立
3.2 模型实验验证
3.3 分区串并联式SAGSHP组合系统性能评价方法
3.3.1 系统综合性能评价方法
3.3.2 地源热泵性能评价方法
3.4 分区串并联式SAGSHP组合系统综合性能对比分析
3.4.1 分区串并联式SAGSHP系统最佳设计原则及COP对比
3.4.2 分区串并联式SAGSHP组合系统供热稳定性验证
3.4.3 传统与分区串并联式SAGSHP系统土壤温度场对比
3.5 本章小结
4 分区串并联式SAGSHP组合系统优化模型
4.1 系统负荷模拟
4.1.1 典型城市选择
4.1.2 系统负荷模拟与能耗分析
4.2 分区串并联式SAGSHP组合系统规模设计
4.2.1 太阳能集热系统规模设计
4.2.2 蓄热水箱容积设计
4.2.3 地源热泵规模设计
4.3 分区串并联式SAGSHP组合系统优化模型
4.3.1 优化模型的目标函数
4.3.2 优化模型的约束条件
4.4 本章小结
5 分区串并联式SAGSHP组合系统优化匹配与结果分析
5.1 遗传算法理论基础
5.2 分区串并联式SAGSHP组合系统容量优化
5.2.1 容量变量优化范围的确定
5.2.2 容量优化结果分析
5.3 分区串并联式SAGSHP组合系统运行优化
5.3.1 运行优化变量范围的确定
5.3.2 运行优化结果分析
5.4 系统容量匹配与运行优化对比分析
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 概述
6.2 主要研究结论
6.3 研究创新点
6.4 课题展望
参考文献
附录
A 图表目录
B 研究生阶段学术成果
致谢
本文编号：3657617
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