本文關(guān)鍵詞：太陽能輔助水源熱泵供暖系統(tǒng)運行策略分析

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【摘要】：隨著建筑節(jié)能的發(fā)展,開發(fā)和利用新型、高效、清潔的可再生能源勢在必行。水源熱泵作為一種可再生能源利用技術(shù),具有高效、清潔的特點。然而,我國北方地區(qū)冬季的水源溫度較低,進而導(dǎo)致熱泵機組能效較低。其中一個解決方案為增加輔助熱源,提高系統(tǒng)蒸發(fā)溫度,進而提高系統(tǒng)能效。我國大部分采暖地區(qū)的太陽能資源豐富,利用太陽能輔助水源熱泵可提高一次能源利用效率,給系統(tǒng)帶來一定的節(jié)能效益。本文旨在提出一種高效的太陽能短期蓄熱與水源熱泵的聯(lián)合供暖系統(tǒng)運行策略。首先,本文在現(xiàn)有非直膨式太陽能輔助水源熱泵供暖系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,提出了一種新型的太陽能輔助水源熱泵的供暖系統(tǒng)形式,并對該系統(tǒng)的運行模式進行了分析,給出系統(tǒng)太陽能集熱器與蓄熱水箱的確定方法。其次,針對該短期蓄熱能源聯(lián)合系統(tǒng),提出三種系統(tǒng)運行策略,分別為儲熱時間最短策略和太陽能直供優(yōu)先策略以及定時供暖策略。分析方法：根據(jù)典型年太陽輻射的數(shù)據(jù),計算供暖季內(nèi)日累計最大、最小以及平均太陽輻射強度,并在該跨度范圍內(nèi),按照等差數(shù)列的原則,多個典型日。其中日累計輻射低于平均值的典型日僅討論儲熱時間最短策略,高于平均值的典型日則討論三種運行策略并進行對比,以系統(tǒng)能效COP為目標,比較三種運行策略。經(jīng)過典型日的分析,選擇系統(tǒng)能小較高的運行策略,在供暖季內(nèi)根據(jù)太陽輻射強度進行組合,并與供暖季儲熱時間最短單一運行策略進行對比,分析系統(tǒng)的能效。再次,在上述分析方法的基礎(chǔ)上,利用TRNSYS仿真平臺搭建系統(tǒng)建模,基于某一實際工程案例,通過對模型中關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定,使其符合實際系統(tǒng)。比較太陽能集熱、蓄熱系統(tǒng)的模擬與實測數(shù)據(jù),驗證了模型的合理性。分別模擬三種運行策略下典型日系統(tǒng)運行情況,并將典型日中能效較高的運行策略作用在供暖季,進而比較供暖季內(nèi)單一運行策略與組合運行策略系統(tǒng)性能的大小關(guān)系。最后,分析集熱器面積、蓄熱水箱容積對典型日以及供暖季運行策略的影響,以期給短期蓄熱太陽能輔助水源熱泵供暖系統(tǒng)在不同的系統(tǒng)配置和天氣條件下運行策略提供參考。
【關(guān)鍵詞】：太陽能 水源熱泵 性能系數(shù) 運行策略 TRNSYS
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU832;TU17
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題研究意義及研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 直膨式太陽能輔助熱泵系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 非直膨式太陽能輔助熱泵系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本課題主要研究內(nèi)容14-16
• 1.3.1 存在的問題14-15
• 1.3.2 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 2 太陽能輔助水源熱泵供暖系統(tǒng)設(shè)計16-28
• 2.1 太陽能輔助水源熱泵系統(tǒng)形式設(shè)計16-18
• 2.1.1 非直膨式太陽能輔助水源熱泵供暖系統(tǒng)形式介紹16-18
• 2.1.2 新型太陽能輔助水源熱泵系統(tǒng)的提出18
• 2.2 太陽能輔助水源熱泵供暖系統(tǒng)運行模式18-21
• 2.3 太陽能輔助水源熱泵供暖系統(tǒng)設(shè)計方法21-23
• 2.3.1 集熱器面積確定方法21-22
• 2.3.2 蓄熱水箱確定方法22-23
• 2.3.3 循環(huán)水泵流量確定23
• 2.4 太陽能輔助水源熱泵供暖系統(tǒng)運行控制策略23-27
• 2.4.1 儲熱時間最短策略23-24
• 2.4.2 太陽能直供優(yōu)先策略24-26
• 2.4.3 太陽能定時供暖策略26-27
• 2.5 太陽能輔助水源熱累供暖系統(tǒng)控制策略27
• 2.5.1 集熱循環(huán)系統(tǒng)的控制策略27
• 2.5.2 熱泵機組的控制策略27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 3 太陽能輔助水源熱累供曖系統(tǒng)仿真模型28-42
• 3.1 系統(tǒng)主要模塊數(shù)學(xué)模型28-36
• 3.1.1 太陽福射計算模型28-29
• 3.1.2 集熱器計算模型29-30
• 3.1.3 蓄熱水箱計算模型30-31
• 3.1.4 熱泵機組計算模型31-33
• 3.1.5 負荷側(cè)計算模型33
• 3.1.6 循環(huán)水泵計算模型33-34
• 3.1.7 熱交換器計算模型34
• 3.1.8 系統(tǒng)的控制模型34-36
• 3.2 基于TRNSYS的部分模型驗證36-40
• 3.2.1 太陽能短期蓄熱實驗原理36-37
• 3.2.2 實驗臺介紹37
• 3.2.3 實驗測試方法37-38
• 3.2.4 模擬與實驗結(jié)果對比分析38-40
• 3.3 基于TRNSYS軟件的系統(tǒng)模型建立40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 太陽能輔助水源熱泵供暖系統(tǒng)運行策略分析42-68
• 4.1 運行策略的研究模型42-44
• 4.1.1 運行策略的研究方法42-43
• 4.1.2 運行策略評價指標43-44
• 4.2 系統(tǒng)設(shè)計實例44-47
• 4.2.1 建筑概況44
• 4.2.2 太陽能與熱負荷44-45
• 4.2.3 系統(tǒng)設(shè)備的選用45-47
• 4.3 典型日選擇以及運行設(shè)置47-50
• 4.3.1 典型日選擇47-48
• 4.3.2 典型日太陽輻射與供暖熱負荷48-50
• 4.3.3 典型日設(shè)備參數(shù)50
• 4.4 典型日運行策略分析50-64
• 4.4.1 儲熱時間最短策略50-57
• 4.4.2 太陽能直供優(yōu)先策略57-60
• 4.4.3 太陽能定時供暖策略60-63
• 4.4.4 典型日運行策略分析63-64
• 4.5 供暖季運行策略分析64-66
• 4.6 經(jīng)濟效果評價66
• 4.7 本章小結(jié)66-68
• 5 太陽能輔助水源熱泵系統(tǒng)運行策略影響因素分析68-81
• 5.1 集熱器面積影響因素分析68-74
• 5.1.1 典型日集熱器面積影響因素分析69-72
• 5.1.2 供暖季集熱器面積影響因素分析72-74
• 5.2 蓄熱水箱容積影響因素分析74-79
• 5.2.1 典型日蓄熱水箱容積影響因素分析74-78
• 5.2.2 供暖季蓄熱水箱容積影響因素分析78-79
• 5.3 本章小結(jié)79-81
• 結(jié)論81-83
• 參考文獻83-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況87-88
• 致謝88-89

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本文編號：1093799