太陽(yáng)能—地源熱泵耦合系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行模式研究

【摘要】：近年來,日益嚴(yán)峻的環(huán)境和能源形勢(shì)已成為威脅我國(guó)社會(huì)安定的一個(gè)重要因素,對(duì)可再生清潔能源的開發(fā)已經(jīng)迫在眉睫,作為以太陽(yáng)能和地?zé)崮苓@兩大潔凈能源為熱源的太陽(yáng)能-地源熱泵的耦合系統(tǒng),對(duì)緩解我國(guó)當(dāng)前能源和環(huán)境危機(jī)將起到不可估量的作用。本文就是在這種背景下,以西安地區(qū)一小型住戶為例進(jìn)行的模擬研究。本文的研究主要是基于地源熱泵單獨(dú)運(yùn)行的基礎(chǔ)上進(jìn)行的?？紤]到太陽(yáng)能和地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)的復(fù)雜性,可以對(duì)系統(tǒng)建立簡(jiǎn)化模型。文中把系統(tǒng)分為獨(dú)立的3個(gè)模塊,即地埋管模塊、集熱器模塊、熱泵機(jī)組模塊,然后對(duì)每個(gè)模塊建立數(shù)學(xué)模型,通過模塊間的耦合參數(shù)模擬系統(tǒng)的運(yùn)行。在集熱器傳熱模型建立過程中集熱器面積和集熱器最佳傾角的確定都是非常重要的。在確定最佳傾角時(shí),本文通過matlab軟件實(shí)現(xiàn)西安地區(qū)集熱器接收太陽(yáng)年輻射量與其傾斜角度的關(guān)系表示圖,并最終確定西安地區(qū)集熱器最佳安裝傾角約為30度,進(jìn)行面積確定時(shí),主要是通過太陽(yáng)能保證率、機(jī)組COP以及建筑末端負(fù)荷關(guān)系進(jìn)行估算,本文集熱器面積約為6.5m2。建立地埋管傳熱模型時(shí),本文先介紹了土壤熱物性一些測(cè)試方法,并給出了土壤初始溫度分布的計(jì)算表達(dá)式。本文地埋管的數(shù)學(xué)模型是基于圓柱型熱源理論建立的,考慮到末端負(fù)荷的周期性波動(dòng),在圓柱型熱源理論基礎(chǔ)上建立變熱流計(jì)算模型。通過建立傳熱模型,對(duì)耦合后的模擬運(yùn)行結(jié)果分析:系統(tǒng)在并聯(lián)模式下運(yùn)行時(shí),通過地埋管流量要盡量增大,在耦合系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行時(shí),串聯(lián)模式一的運(yùn)行效果更好。由于本校的多能源綜合利用實(shí)驗(yàn)室中(太陽(yáng)能-地源熱泵耦合系統(tǒng))還沒有正式投入運(yùn)行,因此模擬結(jié)果還有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能-地源熱泵耦合系統(tǒng) 集熱器 聯(lián)合運(yùn)行 并聯(lián)模式 串聯(lián)模式
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU83;TU18
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題的研究背景和現(xiàn)實(shí)意義9-12
• 1.1.1 課題的研究背景9-11
• 1.1.2 課題研究的目的及意義11-12
• 1.2 太陽(yáng)能和地源熱泵系統(tǒng)的提出12-15
• 1.2.1 太陽(yáng)能系統(tǒng)12-14
• 1.2.2 地源熱泵系統(tǒng)14-15
• 1.2.3 太陽(yáng)能-地源熱泵系統(tǒng)15
• 1.3 國(guó)內(nèi)外對(duì)太陽(yáng)能-地源熱泵系統(tǒng)的探究和發(fā)展15-18
• 1.3.1 太陽(yáng)能系統(tǒng)的探究和發(fā)展15-16
• 1.3.2 地源熱泵系統(tǒng)的探究和發(fā)展16-17
• 1.3.3 太陽(yáng)能-地源熱泵系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究歷史及現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第二章 太陽(yáng)能和地源熱泵的復(fù)合系統(tǒng)以及模塊化算法19-26
• 2.1 太陽(yáng)能-地源熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及運(yùn)行方式19-20
• 2.2 太陽(yáng)能-地緣熱泵系統(tǒng)的聯(lián)合運(yùn)行模式20-22
• 2.2.1 太陽(yáng)能-地源熱泵系統(tǒng)的串聯(lián)運(yùn)行模式21-22
• 2.2.2 太陽(yáng)能-地源熱泵系統(tǒng)的并聯(lián)運(yùn)行模式22
• 2.3 聯(lián)合運(yùn)行模式的模塊化算法22-25
• 2.3.1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及其在暖通領(lǐng)域的應(yīng)用23
• 2.3.2 冬季供暖工況下系統(tǒng)模擬研究方法設(shè)計(jì)23-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 太陽(yáng)輻射計(jì)算及集熱器的傳熱模型26-48
• 3.1 太陽(yáng)輻射能26-35
• 3.1.1 太陽(yáng)能特點(diǎn)及其在我國(guó)的資源分布情況26-29
• 3.1.2 太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的計(jì)算29-35
• 3.2 太陽(yáng)能集熱器的形式35-38
• 3.2.1 全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器35-36
• 3.2.2 熱管式真空管太陽(yáng)能集熱器36
• 3.2.3 平板型太陽(yáng)能集熱器36-38
• 3.3 集熱器最佳傾角的確定38-41
• 3.4 集熱器面積的確定41-42
• 3.5 平板型太陽(yáng)能集熱器傳熱過程數(shù)學(xué)模型42-47
• 3.5.1 集熱器傳熱過程分析42-43
• 3.5.2 集熱器的散熱損失計(jì)算43-45
• 3.5.3 集熱器的有效集熱量計(jì)算45-46
• 3.5.4 集熱器效率方程46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第四章 土壤溫度場(chǎng)計(jì)算及地埋管傳熱模型48-58
• 4.1 土壤熱物性48-50
• 4.1.1 熱物性參數(shù)測(cè)試48-50
• 4.2 土壤溫度場(chǎng)50-51
• 4.2.1 影響土壤溫度分布的因素50
• 4.2.2 土壤初始溫度分布50-51
• 4.3 地埋管形式及其傳熱模型51-52
• 4.3.1 地下埋管埋設(shè)形式51-52
• 4.4 地下埋管換熱器的數(shù)學(xué)傳熱模型及計(jì)算52-57
• 4.4.1 地埋管傳熱模型比較52-53
• 4.4.2 鉆孔壁傳熱模型計(jì)算53-56
• 4.4.3 地埋管傳熱計(jì)算56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 太陽(yáng)能-地源熱泵耦合系統(tǒng)模擬運(yùn)行結(jié)果分析58-70
• 5.1 熱泵機(jī)組模型建立及選型58-60
• 5.1.1 熱泵機(jī)組模型58-59
• 5.1.2 熱泵機(jī)組選型59-60
• 5.2 選取系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)60-61
• 5.3 系統(tǒng)運(yùn)行模式模擬流程設(shè)計(jì)61-65
• 5.4 系統(tǒng)模擬結(jié)果及分析65-69
• 5.4.1 系統(tǒng)在多種模擬運(yùn)行模式下模擬結(jié)果65-68
• 5.4.2 系統(tǒng)模擬運(yùn)行結(jié)果分析68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論與展望70-72
• 結(jié)論70
• 展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士期間取得的研究成果76-77
• 致謝77

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