太陽能輔助水源熱泵地輻射采暖系統(tǒng)的研究

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,環(huán)境污染及能源消耗問題日益嚴(yán)重。太陽能作為一種清潔、可再生、資源豐富的新能源,受到人們越來越多的關(guān)注,成為科研熱點。本文針對寒冷地區(qū),結(jié)合實際的工程研究串聯(lián)式太陽能輔助水源熱泵地輻射采暖系統(tǒng)。本文以陜西省西安市高新區(qū)的一棟占地面積為513.8m2,熱負(fù)荷指標(biāo)為36W/m2的別墅為研究對象。首先介紹了太陽能輔助水源熱泵地輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計流程、設(shè)計計算和設(shè)備選型,并詳細(xì)設(shè)計系統(tǒng)的運(yùn)行控制、施工安裝和系統(tǒng)維護(hù);其次,借助De ST和TRNSYS軟件對太陽能輔助水源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析,主要針對西安地區(qū)整個采暖期和典型日1月12日的室外氣溫、建筑熱負(fù)荷、集熱器有效得熱量及其出口水溫,換熱器冷側(cè)出口水溫、蓄熱水箱蓄熱量及其負(fù)荷側(cè)的出口水溫,熱泵冷凝器出口溫度及其COP等。針對模擬結(jié)果對系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能環(huán)保性分析,全面探索和研究該系統(tǒng)在西安地區(qū)的使用效果,指導(dǎo)后期工程實踐。通過模擬分析表明,在冬季采暖期間,太陽能集熱器的出口水溫主要集中在30℃至60℃之間,蓄熱水箱負(fù)荷側(cè)的出口水溫集中于10℃至30℃,滿足熱泵蒸發(fā)器的進(jìn)水溫度。熱泵的供水溫度在45℃左右波動,運(yùn)行時,COP平均值可達(dá)4.08,機(jī)組運(yùn)行性能相對較好。同時通過對整個采暖期的分析,系統(tǒng)的性能系數(shù)為2.04,太陽能保證率達(dá)到33.07%。在1月12日,系統(tǒng)性能系數(shù)為2.66,太陽能保證率為22.72%。相比傳統(tǒng)供熱系統(tǒng),該系統(tǒng)年費用可節(jié)約3775元,相當(dāng)于傳統(tǒng)加熱系統(tǒng)的31.04%。在15年中,該系統(tǒng)累計可減少排放387.91噸的CO2,3.15噸的SO2、1.65噸的粉塵,具備較好的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能環(huán)保性。 【關(guān)鍵詞】：太陽能輔助水源熱泵系統(tǒng) TRNSYS 節(jié)能環(huán)保
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU832
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 課題研究的背景和意義10
• 1.2 我國太陽能資源及其利用10-12
• 1.3 太陽能輔助蒸氣壓縮式熱泵技術(shù)的發(fā)展12-17
• 1.3.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4 太陽能熱泵技術(shù)存在的問題17
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容17-20
• 2 太陽能輔助水源熱泵地輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計20-36
• 2.1 建筑概況20
• 2.2 耗熱量計算20-22
• 2.3 設(shè)備選型計算22-26
• 2.3.1 熱泵選型22-23
• 2.3.2 太陽能集熱器23-24
• 2.3.3 蓄熱水箱24
• 2.3.4 換熱器24-25
• 2.3.5 泵的選擇25-26
• 2.4 運(yùn)行控制26-29
• 2.4.1 主要部件的自動控制27
• 2.4.2 運(yùn)行模式27-29
• 2.5 防凍控制29-30
• 2.6 防過熱保護(hù)30-31
• 2.7 太陽能集熱系統(tǒng)的安裝31-33
• 2.7.1 集熱器安裝方位和傾角31
• 2.7.2 集熱器前后排間距31-32
• 2.7.3 集熱器的安裝面積分配及其方式32-33
• 2.8 本章小結(jié)33-36
• 3 軟件介紹36-50
• 3.1 DeST軟件簡介36-39
• 3.1.1 DeST軟件簡介36-37
• 3.1.2 TRNSYS軟件簡介37-39
• 3.2 太陽能輔助水源熱泵地輻射采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用模塊39-47
• 3.2.1 氣象模塊40
• 3.2.2 太陽能集熱器40-42
• 3.2.3 逆流換熱器42-43
• 3.2.4 蓄熱水箱43-45
• 3.2.5 水源熱泵45-46
• 3.2.6 輔助熱源46-47
• 3.3 建模界面47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 4 模擬分析50-62
• 4.1 冬季建筑瞬時熱負(fù)荷50-51
• 4.2 西安地區(qū)太陽總輻射及環(huán)境溫度51-53
• 4.3 集熱器出.溫度變化以及獲得有用能53-55
• 4.4 換熱器冷側(cè)出.溫度55-56
• 4.5 水箱蓄熱量及出.溫度56-57
• 4.6 熱泵的相關(guān)參數(shù)57-61
• 4.7 本章小結(jié)61-62
• 5 效益分析62-66
• 5.1 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析62-64
• 5.1.1 系統(tǒng)初投資及其初投資年費用62-63
• 5.1.2 系統(tǒng)運(yùn)行費用63-64
• 5.2 系統(tǒng)環(huán)保效益64-65
• 5.2.1 二氧化碳減排量64
• 5.2.2 二氧化硫減排量64
• 5.2.3 粉塵減排量64-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 附錄A 熱負(fù)荷計算明細(xì)表71-72
• 附錄B 圖 4.17熱泵出.供水溫度變化72-73
• 附錄C 圖 4.19熱泵功率變化73-74
• 附錄D 圖 4.21 熱泵COP變化74-75
• 附錄E 參數(shù)符號說明75-77
• 附錄F 圖表索引統(tǒng)計77-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文79-80
• 致謝80

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