太阳能—地源热泵复合系统的应用分析与实验研究

发布时间：2020-11-01 21:57

　　 随着科技的发展和经济全球化，能源和环境问题已成为人们关注的焦点，节能与环保已成为当今世界的主题。地源热泵技术作为可再生能源利用的暖通空调新技术受到了广泛的重视。地源热泵的优势在于其节能性，但是一些地域冬夏季冷热负荷的不平衡造成了地温度变化从而导致了系统能效比下降，这种不平衡已成为制约地源热泵新技术推广应用的主要“瓶颈”。目前，地源与其他冷热源复合式热泵系统已成为国内外研究的热门课题之一。为拓展地源热泵系统的应用，本文采用太阳能与地热源相结合的方式，建立复合型热泵系统，对其相关性能进行研究。 本文采用TRNSYS软件分别建立了太阳能系统和地源热泵系统仿真模型，以搭建的太阳能系统实验台和天津某地源热泵系统为实验基础，应用实际测试数据分别验证了仿真模型的准确性。同时利用TRNSYS软件对该建筑全年逐时负荷进行了模拟分析，得出该建筑的热负荷瞬时最大值出现每年的一月份的中下旬。冷负荷瞬时最大值出现在每年的七月份的中上旬。 在前述实验研究的基础上，建立了太阳能-地源热泵复合系统的仿真模型，分析复合系统串联模式和并联模式机组的性能。当复合系统采用串联连接时，太阳能集热器和地埋管两种不同连接方式的串联模式机组COP平均值分别为4.29和4.35；当复合系统并联连接时，Pr对系统性能有所影响，Pr为0.6时，机组的COP值为4.27。复合系统串联时的两种模式的COP值比单一热泵系统机组COP值4.17分别提高了2.88％和4.31％，并联复合系统COP值比单一热泵系统机组提高了1.91％。结果表明，地源侧循环水先流经地埋管，后经过集热器的串联模式，其COP值可达到4.35，比单一热泵系统COP值提高了4.31％，这种方式是复合系统的最佳连接方案。 最后，得出该复合系统在北方寒冷地区应用的优势很明显，可以有效的弥补土壤温度场不平衡现象，克服太阳辐射受昼夜、季节等自然条件的限制，同时对系统的性能有较大的提升，这种复合系统在北方寒冷地区值得推广应用。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TU83;TK519
【部分图文】：

图 3-1 U 型地埋管换热器管井截面图热阻沿深度方向不变，由图 3-1 知热阻由三部分的热阻 R2，循环工质与管壁的对流换热热阻 R度 tf、当量直径外壁温度 tep以及井壁温度 tW存在到：

图 3-1 U 型地埋管换热器管井截面图热阻沿深度方向不变，由图 3-1 知热阻由三部分的热阻 R2，循环工质与管壁的对流换热热阻 R度 tf、当量直径外壁温度 tep以及井壁温度 tW存在到：
【参考文献】

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1 ;能源政策塑造能源前景——《世界能源展望2010》摘要[J];国际石油经济;2010年11期

2 ;美国的“能源之星”项目[J];节能与环保;2003年10期

3 张昆峰，马芳梅，金六一，汤建华;土壤热源与热泵联接运行冬季工况的试验研究[J];华中理工大学学报;1996年01期

4 王勇,付祥钊;地源热泵的套管式地下换热器研究[J];重庆建筑大学学报;1997年05期

5 杨卫波,董华,周恩泽,胡军;太阳能—土壤源热泵系统联合运行模式的研究[J];流体机械;2004年02期

6 胡松涛,张莉,王刚;太阳能-地源热泵与地板辐射空调系统联合运行方式探讨[J];暖通空调;2005年03期

7 杨卫波,施明恒,董华;太阳能-土壤源热泵系统联合供暖运行模式的探讨[J];暖通空调;2005年08期

8 王华军;魏晋;张文秀;赵军;;一种基于塔式结构的地源热泵系统设计方法[J];暖通空调;2006年11期

9 高祖锟;用于供暖的土壤－水热泵系统[J];暖通空调;1995年04期

10 张灿;常茹;吕建;;地埋管地源热泵制热性能测试与分析[J];煤气与热力;2012年10期

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本文编号：2866155