我國(guó)建筑能耗中的供暖能耗占比較大。隨著全球能源危機(jī)的加劇,尋找和利用新型、清潔的可再生能源成為可持續(xù)發(fā)展的重要工作。熱泵因具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)受到越來(lái)越多的重視,太陽(yáng)能由于具備取之不盡的特點(diǎn)也成為研究的重要對(duì)象。將污水源熱泵系統(tǒng)和太陽(yáng)能相結(jié)合構(gòu)成復(fù)合供暖系統(tǒng),能夠提高熱泵蒸發(fā)溫度和熱泵工作效率,降低運(yùn)行耗電量。同時(shí)避免單一太陽(yáng)能供暖需要較大集熱面積以及穩(wěn)定性較差的問(wèn)題。本文以哈爾濱某污水源熱泵項(xiàng)目為研究背景,加入太陽(yáng)能集熱裝置構(gòu)成復(fù)合供暖系統(tǒng),并按照相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和手冊(cè)對(duì)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)各設(shè)備進(jìn)行選型和計(jì)算。提出該復(fù)合系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)形式,并對(duì)復(fù)合系統(tǒng)的運(yùn)行模式和控制策略進(jìn)行分析;以TRNSYS為平臺(tái)搭建出污水源熱泵結(jié)合太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)的仿真模型,并利用原有污水源熱泵系統(tǒng)在過(guò)去一個(gè)供暖季內(nèi)的逐月能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,確保利用TRNSYS進(jìn)行模擬的準(zhǔn)確性。選取一個(gè)供暖周期的極寒季和過(guò)渡季各10天作為典型日進(jìn)行模擬,分析兩種典型日下系統(tǒng)的能耗情況以及太陽(yáng)能保證率情況。改變蓄熱水箱體積,模擬研究系統(tǒng)總能耗和太陽(yáng)能集熱量隨蓄熱水箱體積變化情況,并選出最佳節(jié)能方案。改變復(fù)合系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì),按照設(shè)計(jì)太陽(yáng)能保證率為10%~30%范圍內(nèi)的五種工藝條件對(duì)復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),并輔之以相應(yīng)的蓄熱水箱體積變化,模擬得出對(duì)應(yīng)每種工藝條件下的最佳節(jié)能方案。在此基礎(chǔ)上,分別對(duì)以上五種方案進(jìn)行集熱器傾角的優(yōu)化設(shè)計(jì),并對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析,篩選出最優(yōu)方案以便為污水源熱泵系統(tǒng)和太陽(yáng)能結(jié)合的復(fù)合供暖系統(tǒng)運(yùn)行策略的合理制定提供參考。同時(shí)還將最優(yōu)方案和原污水源熱泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃煤供暖方式進(jìn)行了對(duì)比,分析得到了其節(jié)能率,并進(jìn)行相關(guān)環(huán)保性分析。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU832
【部分圖文】：

通過(guò)熱泵可以利用少量的電能將不能直接利用的低位熱能提升為能夠直接在活中直接利用的高位熱能[7]。由于熱泵在進(jìn)行能源品位提升的同時(shí)將自身消耗并轉(zhuǎn)化為了高位熱能，因而熱泵的 COP 大于 1 而且主要的能量還是來(lái)源于低。通過(guò)化石燃料燃燒的方式來(lái)提供熱量，因燃料不能完全燃燒，所以最終提供小于化石燃料本身所含有的能量[9]�？傮w來(lái)說(shuō)熱泵供熱是一種比較節(jié)能和清潔根據(jù)利用低位熱源的不同，熱泵主要包括水源熱泵（包括污水源熱泵）、空氣地源熱泵[10-12]。.1 污水熱能利用城市污水中蘊(yùn)含著豐富的低位熱能，將其作為熱泵的低溫?zé)嵩催M(jìn)行供暖有著巨利用價(jià)值。城市污水主要由工業(yè)廢水和生活污水組成[13]。污水作為熱泵系統(tǒng)的以下特點(diǎn)：

1.2.2 污水源熱泵污水源熱泵系統(tǒng)屬于水源熱泵中的一種。以冬季城市污水充當(dāng)熱源的角色，系統(tǒng)從污水中提取熱量進(jìn)行制熱；而在夏季城市污水則充當(dāng)冷源的角色，系統(tǒng)向其釋放熱量進(jìn)行制冷。污水源熱泵系統(tǒng)按照污水的處理狀態(tài)可分為以原生污水（未經(jīng)處理的污水）為熱源的污水源熱泵系統(tǒng)和以中水（處理過(guò)的二級(jí)污水）為熱源的污水源熱泵系統(tǒng)。其中以原生污水作為熱泵熱源具有取用方便能就近使用的優(yōu)點(diǎn)，但是同時(shí)也面臨著容易堵塞，且對(duì)熱泵換熱設(shè)備有腐蝕作用的問(wèn)題。以城市污水廠處理過(guò)的二級(jí)污水為熱源的熱泵系統(tǒng)雖然解決了堵塞和腐蝕的問(wèn)題，但是由于在城市中污水處理廠都是處在位置比較偏遠(yuǎn)的地方，因而在使用的時(shí)候受到限制。工程中用到的污水源熱泵分為兩類，一類是污水和熱泵的熱交換器直接接觸的直接式系統(tǒng)，另外一種是加入中介水循環(huán)的間接式系統(tǒng)[15]。

裟蘢試唇戲岣磺?Ｌ?裟蘢試淳哂鋅?⒗?眉壑�。�?1.3 中國(guó)太陽(yáng)能資源分布圖1.3.2 太陽(yáng)能資源利用形式從目前社會(huì)的技術(shù)發(fā)展水平來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能主要有三種利用形式[28]。光——熱轉(zhuǎn)換利用形式，很顯然就是通過(guò)一定技術(shù)設(shè)備將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行利用。目前常用的形式有太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能熱泵技術(shù)、太陽(yáng)能熱發(fā)電、太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能建筑等形式。光——電轉(zhuǎn)換利用形式，利用光生伏特效應(yīng)原理來(lái)進(jìn)行太陽(yáng)能到電能的轉(zhuǎn)化。大家生活中常見到的太陽(yáng)能電池板就是太陽(yáng)能進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化的一種載體。光——化學(xué)轉(zhuǎn)換利用形式，這種利用技術(shù)目前還處在研發(fā)階段，其原理是通過(guò)半導(dǎo)體產(chǎn)生
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2875328