【摘要】：太陽能和地?zé)崮芏际堑厍蛏蠌V泛分布的清潔可再生能源，如何對(duì)它們進(jìn)行更有效的開發(fā)利用已成為全球的研究熱點(diǎn)，建筑中是重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。由于生活熱水能耗在民用建筑能耗中占據(jù)較大的比重，采用可再生能源制取生活熱水成為一個(gè)值得研究的課題。 本文通過分析單一熱源熱泵制取生活熱水的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)長沙地區(qū)的氣候特征，提出了太陽能-土壤源熱泵熱水系統(tǒng)穩(wěn)定高效制取生活熱水的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式，并對(duì)它進(jìn)行了運(yùn)行模擬研究。 首先，以長沙地區(qū)某學(xué)生宿舍的熱水系統(tǒng)為例，對(duì)電輔助加熱太陽能熱水系統(tǒng)與土壤源熱泵熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了介紹，主要包括熱水需求量的確定和主要設(shè)備選型的計(jì)算過程，接著簡要介紹了用于本文系統(tǒng)仿真的軟件，并建立了該兩種熱水系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)它們進(jìn)行了長期運(yùn)行模擬研究，得出了該兩種熱水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)和不適合于大中型熱水工程長期節(jié)能穩(wěn)定高效運(yùn)行的結(jié)論。 其次，提出了太陽能-土壤源復(fù)合式熱泵熱水系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)的構(gòu)成、特點(diǎn)、工作原理、運(yùn)行工況與控制方式進(jìn)行了描述，，建立了該系統(tǒng)的仿真模型，針對(duì)太陽能集熱器面積與熱泵機(jī)組容量的匹配優(yōu)化這一影響該復(fù)合式系統(tǒng)運(yùn)行性能的關(guān)鍵問題，采用計(jì)算費(fèi)用法進(jìn)行分析，同時(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)匹配模擬研究，得到了優(yōu)化匹配方案，并進(jìn)行了在暑假期間利用埋地?fù)Q熱器進(jìn)行太陽能蓄熱的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，得出了較優(yōu)的蓄熱溫度條件。 最后，對(duì)提出的太陽能-土壤源復(fù)合式熱泵熱水系統(tǒng)與土壤源熱泵熱水系統(tǒng)和電輔助加熱的太陽能熱水系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能、環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益的比較分析。計(jì)算得到了不同熱水系統(tǒng)方案的初投資與年運(yùn)行費(fèi)用，采用費(fèi)用年值這一綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)三種方案的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得出了太陽能-土壤源復(fù)合式熱泵熱水系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的方案，并計(jì)算得到了采用該方案的動(dòng)態(tài)投資回收期。
【圖文】：

此時(shí)的空氣源熱泵系統(tǒng)不能運(yùn)行或者是運(yùn)行效率極低，較高，作為蒸發(fā)溫度可獲得較好的制熱性能系數(shù)，提供熱量較多。然土壤源熱泵熱水系統(tǒng)具有很好的節(jié)能與環(huán)保優(yōu)勢(shì)，不過仍不可避陷與不足之處，其主要缺點(diǎn)如下：1）土壤較小的導(dǎo)熱系數(shù)與較弱的換熱強(qiáng)度導(dǎo)致相同負(fù)荷情況下需要積，因此使得地盤管用量較多，占用較大的埋管區(qū)域面積，由此造。2）連續(xù)運(yùn)行情況下因地埋管不斷的吸熱過程導(dǎo)致埋管周圍的土壤溫這就使得熱泵機(jī)組的蒸發(fā)溫度制與熱性能系數(shù)隨之也不斷降低。因泵系統(tǒng)間歇運(yùn)行相比連續(xù)運(yùn)行時(shí)的效果要好。當(dāng)需求供熱量很大而時(shí)，也可配置輔助加熱設(shè)備。3）埋地?fù)Q熱器在土壤中的換熱過程是一個(gè)比較復(fù)雜的動(dòng)態(tài)傳熱傳質(zhì)計(jì)、計(jì)算及模擬研究帶來了很大的團(tuán)難。壤源熱泵熱水系統(tǒng)通常由埋地?fù)Q熱器、熱泵機(jī)組、貯熱水箱、循環(huán)、支架和控制系統(tǒng)組成，下圖 4.1 是它的系統(tǒng)原理圖。

4.2 各主要因素對(duì)于系統(tǒng)能效的影響分析4.2.1 貯熱水箱容積對(duì)于系統(tǒng)能效的影響分析圖 4.2 是在模擬軟件中根據(jù)表 2.7 的設(shè)計(jì)選型結(jié)果搭建的本熱水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU822

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2576961