基于溶液除濕的太陽能—地源熱泵復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)研究

【摘要】：近幾年,在開發(fā)和研究綠色節(jié)能技術(shù)中,太陽能和淺層地?zé)崮茉絹碓蕉嗟谋粦?yīng)用在建筑節(jié)能領(lǐng)域,并且得到大家的普遍認(rèn)可和青睞。雖然太陽能和淺層地?zé)崮芏紝儆谇鍧嵞茉?并且都廣泛的存在,但是隨著對(duì)其應(yīng)用的加深和探索,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)如果單獨(dú)利用淺層地?zé)崮芑蛱柲?都有一定的缺陷。太陽能雖然取之不盡,用之不竭,但是它受季節(jié)、時(shí)間、地理位置等因素的影響很大,這些問題就造成了太陽能輻射能流密度的不穩(wěn)定和應(yīng)用不連續(xù)性的特點(diǎn)；淺層土壤中雖然儲(chǔ)存有大量的低品味熱能,如果只是單獨(dú)利用這部分熱能,會(huì)出現(xiàn)地下冷熱量不平衡的問題,尤其在我國北方的嚴(yán)寒地區(qū),長(zhǎng)期下去,會(huì)使土壤平均溫度下降,同時(shí)增加熱泵機(jī)組負(fù)擔(dān),能耗也跟著增大。本課題研究的初衷是將太陽能技術(shù)、熱泵技術(shù)以及溶液除濕技術(shù)綜合應(yīng)用在建筑節(jié)能領(lǐng)域,三者聯(lián)合運(yùn)用,達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),最終達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。本文選用濟(jì)南某辦公樓為建筑模型,借助TRNSYS軟件中的TYPE56模塊,根據(jù)該建筑的實(shí)際情況對(duì)該建筑模型進(jìn)行具體的參數(shù)設(shè)置,并進(jìn)行負(fù)荷模擬,得到夏季最大冷負(fù)荷為342.27 KW,冬季最大熱負(fù)荷為260.91 KW,全年的累加吸熱量和累加散熱量存在不平衡問題,不平衡率達(dá)到22%,而且通過模擬也得出,夏季潛熱負(fù)荷的累加量在全熱負(fù)荷中占到42.4%。針對(duì)該辦公樓,利用TRNSYS仿真軟件建立地源熱泵單獨(dú)運(yùn)行的模擬系統(tǒng),分別模擬該系統(tǒng)運(yùn)行1年和20年的參數(shù)變化情況,通過模擬發(fā)現(xiàn),隨著運(yùn)行時(shí)間的加長(zhǎng),地埋管進(jìn)出口水溫呈不斷下降的趨勢(shì),土壤溫度也有明顯的下降趨勢(shì),土壤溫度從最初的設(shè)定溫度15.2℃下降到12.5℃,降幅達(dá)到17.8%。由于濟(jì)南位于夏熱冬冷地帶,且夏季濕度較大,鑒于地源熱泵單獨(dú)運(yùn)行存在冷熱不平衡的問題,本文在此基礎(chǔ)上建立了基于溶液除濕的太陽能-地源熱泵復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)。以太陽能為輔助熱能,夏季利用溶液除濕,承擔(dān)建筑物潛熱負(fù)荷,太陽能進(jìn)行溶液再生,使地源熱泵機(jī)組在高溫工況下制冷；冬季利用太陽能回灌技術(shù),輔助地源熱泵采暖,提高熱泵機(jī)組的冬季供熱性能。在]TRNSYS軟件中搭建太陽能-地源熱泵復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)模型,并分別模擬復(fù)合系統(tǒng)在高溫工況和低溫工況的運(yùn)行情況。通過模擬分析得到,在采暖季的集熱器的集熱效率保證在0.3～0.5之間,能較好的與熱泵系統(tǒng)匹配；太陽能-地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)能夠較好的解決了地源熱泵常年單獨(dú)運(yùn)行帶來的地溫連年下降問題,能使平均地溫穩(wěn)定在15.2℃左右；地埋管的進(jìn)、出水溫度和熱泵機(jī)組的能效值都維持在相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)；而且通過對(duì)比發(fā)現(xiàn),帶有溶液除濕的復(fù)合系統(tǒng)相比于常規(guī)地源熱泵系統(tǒng)：夏季熱泵機(jī)組的COP從5.0提高到6.5,升幅達(dá)到30%；系統(tǒng)的COP從3.2提高到4.0,升幅達(dá)到25%。高溫工況下,熱泵機(jī)組的供水溫度穩(wěn)定在20℃C,就可以滿足制冷要求。通過模擬分析,對(duì)我們將該系統(tǒng)運(yùn)用到實(shí)際工程中也起到了指導(dǎo)性作用。 【關(guān)鍵詞】：供熱 制冷 太陽能 地源熱泵 溶液除濕
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU83
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文的主要工作15-17
• 第2章 建筑負(fù)荷模擬17-25
• 2.1 建筑概況17-18
• 2.2 模擬用氣象數(shù)據(jù)18-21
• 2.3 建筑負(fù)荷模擬分析21-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 地源熱泵系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行的模擬分析25-45
• 3.1 常規(guī)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)方案25-29
• 3.2 相關(guān)部件數(shù)學(xué)模型29-39
• 3.3 常規(guī)地源熱泵系統(tǒng)模擬分析39-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 太陽能溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)45-57
• 4.1 太陽能溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)45-48
• 4.2 除濕劑的選擇及參數(shù)確定48-51
• 4.3 溶液除濕-再生過程分析51-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第5章 太陽能-地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)模擬分析57-71
• 5.1 太陽能集熱器57-61
• 5.2 太陽能-地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)61-64
• 5.3 太陽能-地源熱泵復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)模擬分析64-69
• 5.4 本章小結(jié)69-71
• 第6章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研情況78

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