【摘要】：開展多種能源的聯(lián)合使用進(jìn)行優(yōu)勢互補,是可再生能源利用方式的發(fā)展趨勢,利用太陽能-地源熱泵組合供能系統(tǒng)是實現(xiàn)節(jié)能減排的有效模式之一。地埋管地源熱泵系統(tǒng)把地下土壤作為取熱和排熱的場所,其溫度場直接影響機(jī)組的能耗和系統(tǒng)性能指標(biāo),甚至影響到系統(tǒng)的成敗。地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計與實際運行往往存在很大差異。本文以實際運行的太陽能-地源熱泵組合系統(tǒng)(HSGSHPS)為研究對象,通過分析建筑能耗在線監(jiān)測數(shù)據(jù),得出系統(tǒng)在2012.5-2016.3期間的運行規(guī)律,為后續(xù)系統(tǒng)的運行提出不同的優(yōu)化思路:地源熱泵子系統(tǒng)(GSHPS)運行參數(shù)調(diào)節(jié)、太陽能輔助地源熱泵子系統(tǒng)(SAGSHPS)輔助運行優(yōu)化及SAGSHPS直供參數(shù)調(diào)節(jié)等。HSGSHPS地溫控制策略的研究采用試驗測試和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法完成。試驗測試過程在2015年供冷季和供熱季完成,初步得出了地溫控制的運行策略:(1)在滿足室內(nèi)負(fù)荷的前提下,在供熱工況時,合理降低熱泵設(shè)定溫度或水泵頻率,減小取熱量,減緩地溫的下降速率;供冷工況時,合理提高制冷設(shè)定溫度或降低水泵頻率,減少排熱量,抑制地溫的上升速率,均使得GSHPS的性能系數(shù)提高。(2)采用“間歇運行,輔助補充”的措施,隨著SAGSHPS輔助運行時長的增加,HSGSHPS的性能系數(shù)增大。(3)在室外環(huán)境條件較好時,合理降低集熱器的啟動溫差或直供的啟動溫度,提高直供時間占比,使土壤溫度得到及時恢復(fù),有利于SAGSHPS性能系數(shù)的提高。基于TRNSYS軟件建立HSGSHPS仿真模型,根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了修正及驗證。使得GSHPS和SAGSHPS兩個子系統(tǒng)的模擬運行結(jié)果與試驗運行結(jié)果的相對誤差在10%以內(nèi)。在校驗正確的模型下給定不同系統(tǒng)運行參數(shù)及運行模式進(jìn)行仿真模擬,通過分析模擬結(jié)果并結(jié)合試驗階段的初步變化規(guī)律,確定了HSGSHPS在不同供能階段的地溫控制策略。HSGSHPS控制策略及正常模式進(jìn)行長期運行模擬預(yù)測,結(jié)果表明:在HSGSHPS組合控制策略下,地埋管換熱管群(BHE)溫度變化平穩(wěn),從第1年土壤溫度為15.1℃,運行10年后土壤溫度僅上升到15.8℃,保證了BHE溫度的平衡;同時也解決了SAGSHPS在非供熱季末期由于地溫接近儲熱飽和溫度而造成的儲熱效率過低的問題。
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK511;TK521
【圖文】：

圖 1.1 技術(shù)路線圖本課題研究內(nèi)容具體如下：（1）太陽能-地源熱泵組合系統(tǒng)的地溫的試驗與分析1）微觀上：運行參數(shù)的調(diào)節(jié)文中分析了 GSHPS 供熱季、供冷季在滿足室內(nèi)熱負(fù)荷（冷負(fù)荷）的前提下，單變量調(diào)節(jié)機(jī)組設(shè)定溫度或水泵頻率，初步得到變動運行參數(shù)下對于純地源熱泵土壤影響規(guī)律以及 GSHPS 性能的變化，如供熱量、耗電量、供熱功率、耗電功率、系統(tǒng) COP 等變化；分析了 SAGSHPS 供熱季、非供熱季的運行參數(shù)的變化，其中重點分析了供熱季直供參數(shù)的調(diào)節(jié)，單變量調(diào)節(jié)集熱啟動溫差或直供啟停溫差，初步得到變動運行參數(shù)下對太陽能輔助地源熱泵系統(tǒng)的土壤溫度的影響規(guī)律及 SAGSHPS 性能變化，如集熱器瞬時集熱效率、集熱效率、系統(tǒng) COP 等變化。2）宏觀上：運行模式的切換文中采取 SAGSHPS 輔助運行優(yōu)化措施—“間歇運行-輔助補充”的運行模式，

第二章 太陽能-地源熱泵組合系統(tǒng)介紹及運行現(xiàn)狀2.1 節(jié)能實驗中心概況節(jié)能實驗中心是河北工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院的實驗及辦公建筑，實驗室面積 3850m2，辦公建筑面積 1350 m2，建筑共地上四層、高度 22.7m，朝向為南北向偏東 21°�！肮�(jié)能實驗中心”采用多能源供能系統(tǒng)，包括太陽能被動利用（呼吸式幕墻）、自然通風(fēng)和自然采光（屋頂天窗）、太陽能主動利用（真空管集熱器）、地源熱泵供熱空調(diào)等，具體如圖 2.1 所示。屋頂布置太陽能真空管集熱器可以實現(xiàn)太陽能的跨季節(jié)儲熱供熱和熱水供應(yīng)；南側(cè)為呼吸式玻璃幕墻，通過合理組織內(nèi)外窗開啟比例，實現(xiàn)冬季和過渡季太陽能熱利用及夏季太陽能強(qiáng)化自然通風(fēng)，改善建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的性能，節(jié)約建筑供熱通風(fēng)空調(diào)能耗；屋頂采用天窗且二至四層采用中庭設(shè)計，可以有效地利用自然采光和自然通風(fēng)技術(shù)。

可以有效地利用自然采光和自然通風(fēng)技術(shù)。a） 南立面 b） 北立面圖 2.1 節(jié)能樓立面圖2.2 太陽能-地源熱泵組合系統(tǒng)介紹2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計天津?qū)儆诒狈胶涞貐^(qū)，其全年的冬季熱負(fù)荷要遠(yuǎn)大于夏季冷負(fù)荷，因此單年取熱量大于排熱量，如果單獨的采用地源熱泵系統(tǒng)長期運行必然導(dǎo)致地溫逐年降低，真空管集熱器呼吸式玻璃幕墻屋頂天窗地埋管群

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2747134