嚴(yán)寒地區(qū)太陽(yáng)能—土壤源熱泵供熱系統(tǒng)的分析

【摘要】：隨著地源熱泵技術(shù)的發(fā)展，地源熱泵在各個(gè)地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用，但是嚴(yán)寒地區(qū)冬季建筑的熱負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于冷負(fù)荷，地源熱泵長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致土壤的溫度下降，導(dǎo)致系統(tǒng)不能有效的運(yùn)行。為解決這個(gè)問(wèn)題，在嚴(yán)寒地區(qū)可以考慮采用太陽(yáng)能補(bǔ)熱，把太陽(yáng)能與土壤源熱泵耦合在一起，利用太陽(yáng)能向土壤補(bǔ)熱，使土壤溫度保持平衡。 本文在已有研究的基礎(chǔ)上，提出了利用太陽(yáng)能-土壤源熱泵供熱的系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為五個(gè)子系統(tǒng)：太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)、地板輻射供暖系統(tǒng)、地埋管換熱系統(tǒng)和熱泵制熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)在夏季的時(shí)候太陽(yáng)能用來(lái)供應(yīng)生活熱水的同時(shí)向土壤蓄熱，系統(tǒng)優(yōu)先考慮生活熱水的供應(yīng)。在冬季太陽(yáng)能只用來(lái)預(yù)熱生活熱水，土壤源熱泵向采暖系統(tǒng)供熱的同時(shí)加熱生活熱水。 本文以哈爾濱地區(qū)的一棟多層民用建筑為研究對(duì)象，介紹了系統(tǒng)中用到的組件在TRNSYS軟件中的數(shù)學(xué)模型和某些參數(shù)的確定方法，利用TRNSYS軟件建立起系統(tǒng)的模型，通過(guò)設(shè)置控制模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了為期一年的仿真模擬，根據(jù)模擬結(jié)果分析了房間溫度、土壤的平均溫度、土壤的蓄放熱量、地埋管進(jìn)出口溫度和熱水箱的溫度的變化情況以及系統(tǒng)中熱泵運(yùn)行的特性等進(jìn)行了分析。同時(shí)還探討了地埋管的不同間距和埋深對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行特性的影響，給出了合理的地埋管埋深和間距。 最后本文對(duì)此系統(tǒng)與傳統(tǒng)的鍋爐供暖系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行成本進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析，得出此系統(tǒng)具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，從而論證了此系統(tǒng)在嚴(yán)寒地區(qū)的可行性，為該系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：嚴(yán)寒地區(qū) 太陽(yáng)能-土壤源熱泵 季節(jié)性蓄熱 TRNSYS動(dòng)態(tài)模擬 經(jīng)濟(jì)性分析
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TU833.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目錄5-7
• 第1章 緒論7-15
• 1.1 課題研究的背景及研究的目的和意義7-10
• 1.1.1 課題研究的背景7-9
• 1.1.2 研究的目的及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 太陽(yáng)能-土壤源熱泵的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 太陽(yáng)能季節(jié)性蓄熱的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)和問(wèn)題的提出13-14
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 第2章 太陽(yáng)能-土壤源熱泵供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)15-27
• 2.1 系統(tǒng)形式的建立15-18
• 2.2 基準(zhǔn)建筑的選取18-19
• 2.3 用戶(hù)熱水負(fù)荷的計(jì)算19-20
• 2.4 太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)20-22
• 2.4.1 采暖系統(tǒng)太陽(yáng)能集熱器面積的確定20-21
• 2.4.2 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)太陽(yáng)能集熱器面積的確定21-22
• 2.5 水箱的設(shè)計(jì)22-23
• 2.6 輔助熱源的設(shè)計(jì)23-24
• 2.7 地埋管換熱器的設(shè)計(jì)24-26
• 2.8 熱泵機(jī)組的選型26
• 2.9 本章小結(jié)26-27
• 第3章 計(jì)算軟件和數(shù)學(xué)模型27-37
• 3.1 TRNSYS 軟件簡(jiǎn)介27-28
• 3.2 太陽(yáng)能-土壤源熱泵系統(tǒng)中應(yīng)用的模塊28-36
• 3.2.1 建筑物28-30
• 3.2.2 太陽(yáng)能集熱器30-32
• 3.2.3 豎直土壤換熱器32-33
• 3.2.4 水源熱泵33-34
• 3.2.5 蓄熱水箱34-35
• 3.2.6 輻射地板35-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第4章 太陽(yáng)能-土壤源熱泵系統(tǒng)的模擬結(jié)果分析37-56
• 4.1 模擬結(jié)果分析38-50
• 4.1.1 房間溫度的變化情況38-40
• 4.1.2 熱泵的運(yùn)行性能分析40-42
• 4.1.3 土壤的溫度和蓄、取熱量變化情況的分析42-46
• 4.1.4 生活熱水箱溫度和得熱量的分析46-49
• 4.1.5 太陽(yáng)能全年利用情況49-50
• 4.2 地埋管的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響50-55
• 4.2.1 地埋管間距對(duì)系統(tǒng)特性的影響50-52
• 4.2.2 地埋管埋深對(duì)系統(tǒng)性能的影響52-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 第5章 太陽(yáng)能-土壤源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析56-60
• 5.1 系統(tǒng)的初投資分析56-57
• 5.2 系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用57-58
• 5.3 利用費(fèi)用年值法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 致謝68

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