寒冷地區(qū)太陽能土壤源熱泵供熱供冷及經濟性分析

【摘要】：寒冷地區(qū)民用建筑建筑熱負荷遠高于建筑冷負荷，在沒有城市熱網到達的郊區(qū)普遍采用土壤源熱泵為室內進行供暖供冷，由于從土壤的取熱量遠遠大于向土壤的蓄熱量，長期以往會造成土壤溫度逐年降低，破壞了土壤的生態(tài)平衡，熱泵運行性能也會逐年降低。本文研究的太陽能土壤源熱泵（SGCHP）系統(tǒng)將過渡季及夏季的太陽能蓄存于土壤中，冬季供熱的時候提取出來，取熱有很大一部分來自于太陽能，解決了取熱量與蓄熱量失調的問題，避免了土壤溫度逐年的降低，提高了熱泵的運行性能。 SGCHP系統(tǒng)設計的主要思路是：為了充分利用太陽能資源，冬季太陽能資源豐富的時候，利用太陽能直接供熱，太陽能供熱不能滿足要求的時候，開啟熱泵供熱；為了充分利用自然資源，夏季首先利用土壤冷源直接供冷，當土壤冷源直接供冷不能滿足要求的時候，開啟熱泵供冷；通過板式換熱器將過渡季及夏季的太陽能貯存于土壤中，供冬季使用。首先依據該思路完成了對系統(tǒng)運行模式的設計，然后在北京選取了一棟目標建筑，對建筑負荷進行了動態(tài)模擬，根據模擬結果完成了SGCHP系統(tǒng)的初步設計。 文中主要運用TRNSYS瞬態(tài)模擬程序對建立的SGCHP系統(tǒng)進行仿真動態(tài)模擬，主要從以下幾個方面研究系統(tǒng)運行特性：蓄熱工況土壤蓄熱量、土壤換熱器進出口溫度變化情況，供冷工況室內溫度、土壤換熱器進出口溫度、熱泵供冷性能變化情況，供熱工況室內溫度、土壤換熱器進出口溫度、熱泵供熱性能變化情況，及土壤的全年溫變特性。最后運用費用年值法，對SGCHP系統(tǒng)進行了經濟性分析，并與傳統(tǒng)土壤源熱泵系統(tǒng)進行比較，研究該系統(tǒng)在寒冷地區(qū)應用的可行性。 本文根據寒冷地區(qū)普通住宅建筑采用土壤源熱泵供熱供冷出現的實際問題，提出了將SGCHP系統(tǒng)應用到該地區(qū)的方案，并通過模擬計算，對該系統(tǒng)實際運行特性及經濟性進行了研究，為SGCHP系統(tǒng)在該區(qū)域的推廣起到了一定的借鑒作用。 【關鍵詞】：太陽能土壤源熱泵 寒冷地區(qū) 住宅建筑 季節(jié)性蓄熱 運行特性分析 經濟性分析
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TU83
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內外研究現狀及分析10-13
• 1.2.1 土壤源熱泵研究現狀10-11
• 1.2.2 太陽能土壤源熱泵研究現狀11-12
• 1.2.3 太陽能季節(jié)性蓄熱研究現狀12-13
• 1.3 本文的主要研究內容13-14
• 第2章 TRNSYS 軟件及模塊數學模型14-32
• 2.1 TRNSYS 軟件介紹14
• 2.2 SGCHP 系統(tǒng)應用到的模塊介紹14-16
• 2.3 主要模塊的數學模型16-31
• 2.3.1 土壤換熱器17-22
• 2.3.2 太陽能集熱器22-24
• 2.3.3 熱泵機組24-26
• 2.3.4 輻射地板26-28
• 2.3.5 風機盤管28-31
• 2.4 本章小結31-32
• 第3章 SGCHP 系統(tǒng)設計及 TRNSYS 模型的建立32-43
• 3.1 對象建筑32
• 3.2 建筑負荷的模擬計算32-34
• 3.3 SGCHP 系統(tǒng)設計34-37
• 3.3.1 系統(tǒng)運行模式35-36
• 3.3.2 系統(tǒng)控制策略36-37
• 3.4 SGCHP 系統(tǒng) TRNSYS 模型37-42
• 3.4.1 模塊之間的連接37
• 3.4.2 控制部件的設置37-38
• 3.4.3 模塊參數的設置38-42
• 3.5 本章小結42-43
• 第4章 SGCHP 系統(tǒng)動態(tài)特性分析43-56
• 4.1 模擬計算流程及研究思路43
• 4.2 蓄熱動態(tài)特性分析43-47
• 4.2.1 蓄熱量43-45
• 4.2.2 土壤換熱器進出口溫度45-47
• 4.3 供冷動態(tài)特性分析47-50
• 4.3.1 室內外氣溫47
• 4.3.2 土壤換熱器 VUGHE1 進出口溫度47-49
• 4.3.3 熱泵供冷性能49-50
• 4.4 供熱動態(tài)特性分析50-52
• 4.4.1 室內外氣溫50
• 4.4.2 土壤換熱器進出口溫度50-51
• 4.4.3 熱泵供熱性能51-52
• 4.5 土壤溫變特性分析52-55
• 4.6 本章小結55-56
• 第5章 SGCHP 系統(tǒng)在寒冷地區(qū)應用的經濟性分析56-62
• 5.1 SGCHP 系統(tǒng)運行費用及初投資56-58
• 5.2 GSHP 系統(tǒng)模型建立及土壤溫變分析58-59
• 5.3 GSHP 系統(tǒng)的運行費用及初投資59-60
• 5.4 費用年值計算方法60-61
• 5.5 本章小結61-62
• 結論62-63
• 參考文獻63-68
• 致謝68

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內容

太陽能-熱泵地板供暖系統(tǒng)的熱經濟性分析    劉立平;闕炎振;張華;

北方地區(qū)應用地源熱泵應注意的問題    何雪冰,劉憲英

實現建筑節(jié)能目標的途徑選擇    江億;

土壤源熱泵系統(tǒng)地源側設計流量的計算方法探討    錢程;朱清宇;呂曉辰;潘博;

淺談我國采暖通風的現狀與發(fā)展    費洪磊;

太陽能熱泵系統(tǒng)運行工況的模擬研究    余延順,馬最良,廉樂明

土壤源熱泵的研究與開發(fā)    楊衛(wèi)波,董華,蘇有亮,林國亮

太陽能-土壤源熱泵系統(tǒng)聯合供暖運行模式的探討    楊衛(wèi)波,施明恒,董華

太陽能-土壤源熱泵系統(tǒng)(SESHPS)交替運行性能的數值模擬    楊衛(wèi)波,施明恒,董華

寒區(qū)太陽能—土壤源熱泵系統(tǒng)太陽能保證率的確定    余延順,廉樂明

嚴寒地區(qū)太陽能-土壤耦合熱泵季節(jié)性土壤蓄熱特性研究    張文雍

中國地區(qū)土壤源熱泵系統(tǒng)研究進展評述    袁艷平;曹曉玲;雷波;楊從輝;

西安實施太陽能建筑一體化規(guī)模化供熱適宜性研究    劉寅;李安桂;周光輝;

建筑主動利用太陽能能效探討    毛建西;

日光溫室采光與下挖深度優(yōu)化設計    李霞;于賢昌;艾希珍;李清明;

戶用PV系統(tǒng)設計    牟志平;

太陽能地板輻射采暖系統(tǒng)的應用研究    賀立三;劉振波;高林朝;高艷軍;

新農村住宅中太陽能采暖研究    徐玉梅;孫克春;

太陽能·地源熱泵供暖系統(tǒng)在新農村中的應用前景探討    李國棟;解國珍;梁辰;法曉明;

太陽能在夏熱冬冷農村地區(qū)的應用研究    曹輝;廖秋陽;

太陽能熱水工程在小城鎮(zhèn)住宅中的應用    曹輝;廖秋陽;王爭利;

太陽能空氣集熱器傳熱性能實驗研究    魏琪;趙俊;

沈陽地源熱泵技術的現狀和發(fā)展    李孟歆;金風;張穎;韓鳳艷;

太陽能熱水系統(tǒng)的安全性    丁海兵;

太陽能輔助熱泵系統(tǒng)分析與研究    王強;尚鑫;

我國土壤源熱泵的研究現狀及應用前景    隋學敏;張旭;官燕玲;

太陽能環(huán)保游船    王璐;籟斌賢;王宗耀;王建明;

終端能量梯級效能研究與發(fā)電照明技術應用    祝傳福;

太陽能在牧草干燥中的應用研究    宋莎莎;黃凈潔;李粵;

太陽能制冷技術的應用及發(fā)展趨勢    楊堅;栗志;李芷昕;

燃氣—太陽能聯合采暖的經濟性分析    文杰;劉蓉;

光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究    徐曉冰

納米流體輻射特性機理研究及其在太陽能電熱聯用系統(tǒng)中的應用研究    趙佳飛

反型聚合物太陽能電池的研究    李福民

太陽能地下混凝土存取熱試驗研究與數值模擬    趙研

多孔介質對太陽池性能影響的研究    史玉鳳

碟式斯特林太陽熱發(fā)電系統(tǒng)太陽模擬器的設計與實驗研究    杜景龍

基于系統(tǒng)辨識的太陽能—相變蓄熱新風供暖系統(tǒng)控制策略研究    李鵬

嚴寒地區(qū)太陽能-土壤耦合熱泵季節(jié)性土壤蓄熱特性研究    張文雍

高層住宅太陽能熱水系統(tǒng)一體化設計研究    杜曉輝

SCPC集熱器及其太陽能熱泵熱水系統(tǒng)研究    穆振英

直膨式太陽能熱泵熱水器的模擬分析    張東

河南太陽能熱水器與住宅一體化設計研究    劉磊

太陽能果蔬脫水車間性能試驗及蘋果脫水工藝優(yōu)化研究    高興海

太陽能供暖系統(tǒng)的模擬研究    安麗

居住建筑室內設計中的建筑節(jié)能策略研究    丁翠

一種新型的太陽能光伏發(fā)電控制系統(tǒng)的研究    劉鳳龍

新型空氣源熱泵輔助供熱太陽能熱水系統(tǒng)熱力性能及運行特性研究    鐵燕

平板太陽能集熱器抗凍方法研究    李芷昕

太陽能潛—顯熱儲熱復相陶瓷的研究    方斌正

嵌入全球價值鏈的中國光伏產業(yè)發(fā)展路徑研究    張翱林

我國建筑節(jié)能現狀分析及對策    贠英偉;吳香國;范豐麗;

土壤源熱泵機組冬季供熱性能的數值模擬與實驗研究    周亞素,張旭,陳沛霖

太陽能-U形埋管土壤蓄熱特性數值模擬與實驗驗證    楊衛(wèi)波;施明恒;陳振乾;

積極推進建筑節(jié)能實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略    涂逢祥

地源熱泵的運行特性模擬研究    王景剛,馬一太,張子平,王侃宏,候立泉

基于跨季節(jié)地下蓄熱系統(tǒng)的模擬對熱儲利用模式的優(yōu)化    趙軍;陳雁;李新國;

太陽能土壤源熱泵蓄熱過程中的數值模擬    林媛

太陽能—土壤源熱泵空調系統(tǒng)研究    趙達;張欣艷;王暢;劉逸;

地熱源熱泵地下埋管換熱器傳熱模型的綜述    劉憲英,胡鳴明,魏唐棣

效率高、環(huán)保效能好的供熱制冷裝置——地源熱泵的開發(fā)與利用    高青,于鳴

土壤源熱泵垂直地埋管換熱器傳熱特性研究    於仲義

電廠汽輪機房通風和采暖的CFD模擬與節(jié)能策略研究    張巧慧

土壤源熱泵空調系統(tǒng)的設計與經濟性分析    毛會敏

低溫地面輻射供暖系統(tǒng)調節(jié)的研究    王瀟

土壤蓄能與土壤源熱泵集成系統(tǒng)地埋管換熱特性研究    羅蘇瑜

太陽能土壤跨季節(jié)蓄熱—地源熱泵組合理論與實驗研究    韓敏霞

太陽能——土壤源熱泵分析    劉姜澎;馬馳;余延順;

國內外對太陽能——土壤源熱泵的研究現狀分析    馬馳;

高效節(jié)能的綠色空調技術——土壤源熱泵    鄭江,楊曉梅,楊衛(wèi)波

土壤源熱泵供熱水裝置的實驗研究    張喜明,白莉,曠玉輝,于立強,全貞花

土壤源熱泵系統(tǒng)國內外研究狀況及其發(fā)展前景    楊衛(wèi)波,董華

土壤源熱泵的研究與開發(fā)    楊衛(wèi)波,董華,蘇有亮,林國亮

土壤源熱泵技術分析    鄭萬兵,吳宜珍

土壤源熱泵的發(fā)展與研究現狀    范萍萍,端木琳,王學龍,尉建中

土壤源熱泵的研究與應用    徐亞娟;革非;

土壤源熱泵取熱的實驗研究    陳益明;姚楊;馬最良;

成都地區(qū)土壤源熱泵發(fā)展與應用綜述    康景文;李國祥;

土壤源熱泵的國內外發(fā)展歷史與現狀    李家偉;廉樂明;于立強;

我國土壤源熱泵的研究現狀及應用前景    隋學敏;張旭;官燕玲;

土壤源熱泵評價軟件編制及北方地區(qū)適宜性研究    孟桃;

系統(tǒng)化的土壤源熱泵設計方法    肖龍;朱清宇;徐偉;

土壤源熱泵的熱力學性能分析    肖峰;高建嶺;劉建龍;

土壤源熱泵與間歇性負荷耦合的特性分析    李延菲;張子平;李瓊;

土壤源熱泵的研究與應用    徐亞娟;革非;

土壤源熱泵的研究進展與工程應用    惲超;

土壤源熱泵在建筑中的應用    呂巨功;

專家共商土壤源熱泵行業(yè)發(fā)展大計    顧猛

土壤源熱泵助海關樓冷暖自如    通訊員 徐維宏　記者 李耀華

優(yōu)化設計促土壤源熱泵更節(jié)能    本報記者 李靜華

用土壤供暖制冷    魏占學 王建忠 張莉 趙珺

“晉瑞苑”主體全面封頂    陳劍

錦州土壤做能源 夏制冷冬取暖    顧明勝　本報記者 朱忠鶴

我省單體面積最大節(jié)能小區(qū)主體全面封頂    本報記者

晉瑞苑：節(jié)能環(huán)保省錢一舉三得    本報記者 張劍雯

綠色典范的亮麗風景線    鐵建曉

空調自然生 天藍水更清    交軒

太陽能土壤蓄熱供暖（冷）系統(tǒng)埋地換熱器性能研究    王芳

土壤熱濕傳遞與土壤源熱泵的理論與實驗研究    張玲

直膨式土壤源熱泵系統(tǒng)仿真及實驗研究    楊思思

公共建筑用土壤源熱泵機組運行性能測試分析及其模擬預測    張信樹

土壤源熱泵空調系統(tǒng)應用研究    陳北領

土壤源熱泵實驗研究與經濟性分析    吳伯謙

土壤源熱泵地下溫度場分析的有限元線法    任曉麗

土壤源熱泵蓄能系統(tǒng)在住宅建筑中的應用    劉春鋒

土壤源熱泵工程全過程管理    高貴

青島市土壤源熱泵供熱推廣應用研究    于世曉

直接膨脹式土壤源熱泵實驗研究及地下換熱系統(tǒng)分析    賈韶強

土壤源熱泵在合肥地區(qū)的應用研究    郭二寶