太陽能地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)理論分析及研究

【摘要】：當(dāng)?shù)卦礋岜孟到y(tǒng)地下?lián)Q熱器全年的換熱量出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象時,長期積累,影響地下?lián)Q熱器的換熱性能,甚至使地源熱泵系統(tǒng)失效。對于供熱量需求比較大的建筑,在一年的運(yùn)行周期中需有合適的熱量對地下?lián)Q熱器補(bǔ)充熱量,而太陽能正是一種可行的用于補(bǔ)充熱量的清潔能源。充分合理地利用太陽能資源,這對于緩解能源與環(huán)境危機(jī)具有重要意義。 本文對濟(jì)南地區(qū)一辦公樓建筑系統(tǒng)建立了數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行了負(fù)荷模擬,得到夏季最大冷負(fù)荷值為368kw,冬季最大熱負(fù)荷值為338.4kw。運(yùn)用TRNSYS軟件中的相應(yīng)模塊對該辦公樓地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了夏季、冬季及多年運(yùn)行工況下熱泵機(jī)組的供、回水溫度；地埋管的進(jìn)、出口水溫參數(shù)的模擬。得出夏季和冬季工況下的運(yùn)行參數(shù)值基本合理；系統(tǒng)在運(yùn)行20年的工況下地埋管進(jìn)、出口溫度呈現(xiàn)不斷下降趨勢,進(jìn)而使冬季熱泵機(jī)組的運(yùn)行效率不斷降低,不利于機(jī)組的運(yùn)行。土壤溫度存在較為明顯的下降趨勢,地溫從最初的15℃降至10.7。C,降幅達(dá)到28.7%。 對該辦公樓地源熱泵系統(tǒng)在冬季連續(xù)一周時間內(nèi)的運(yùn)行工況進(jìn)行了實驗測試。進(jìn)而對比分析了該地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的模擬值與實測值,得出在采用相關(guān)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬分析時,誤差在允許的范圍之內(nèi),模型對于本系統(tǒng)具有一定的適用性。 鑒于該地源熱泵系統(tǒng)存在地下?lián)Q熱器冷熱不平衡的不足之處,本文提出了一種太陽能輔助地源熱泵系統(tǒng)供熱的方案,確定了太陽能-地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)流程,并對此復(fù)合系統(tǒng)運(yùn)用GENOPT和TRNSYS軟件進(jìn)行了優(yōu)化模擬分析。此復(fù)合系統(tǒng)較好的解決了地埋管換熱器全年累加換熱量不平衡的問題；復(fù)合系統(tǒng)中平板太陽能集熱器太陽能保證率在37～43%范圍內(nèi),在供熱季節(jié)中運(yùn)行效果較好；集熱器效率值0.3～0.45范圍內(nèi),且較好的維護(hù)了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性能,機(jī)組COP值維持在4.2左右；通過太陽能和地源熱泵機(jī)組的聯(lián)合運(yùn)行較好的解決了單一地源熱泵機(jī)組運(yùn)行時,由于冷熱不平衡,造成的地溫連年下降的現(xiàn)象,使平均地溫維持在14.8。C左右的相對恒定狀態(tài)。本方案具有一定的可行性。 根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H條件,研究太陽能與地源熱泵綜合利用的復(fù)合能源系統(tǒng),將對社會節(jié)能和環(huán)保產(chǎn)生較為深遠(yuǎn)的意義。 【關(guān)鍵詞】：地源熱泵 太陽能 供熱 制冷
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TU831.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題的研究背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 地源熱泵系統(tǒng)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 太陽能熱泵系統(tǒng)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3. 本文的主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 建筑負(fù)荷模擬16-24
• 2.1 建筑概況16-17
• 2.2 建筑模擬17-23
• 2.2.1 氣象參數(shù)17-19
• 2.2.2 負(fù)荷模擬19-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第3章 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的模擬分析24-43
• 3.1 空調(diào)系統(tǒng)方案24-25
• 3.2 相關(guān)部件的數(shù)學(xué)模型25-36
• 3.2.1 地埋管換熱器的數(shù)學(xué)模型26-32
• 3.2.2 熱泵機(jī)組的數(shù)學(xué)模型32-33
• 3.2.3 水泵的數(shù)學(xué)模型33-35
• 3.2.4 溫差控制器的數(shù)學(xué)模型35-36
• 3.3 夏季工況模擬36-38
• 3.4 冬季工況模擬38-39
• 3.5 系統(tǒng)多年工況模擬分析39-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第4章 地源熱泵系統(tǒng)的測試及對比分析43-48
• 4.1 實驗測試43-45
• 4.2 實測值與模擬值的對比分析45-46
• 4.3 本章小結(jié)46-48
• 第5章 太陽能輻射計算及集熱器模型建立48-58
• 5.1. 太陽輻射的理論計算48-51
• 5.1.1 太陽高度的相關(guān)計算48-50
• 5.1.2 直射輻射和散射輻射的強(qiáng)度計算50-51
• 5.2 太陽能集熱器51-57
• 5.2.1 太陽能集熱器簡介52-53
• 5.2.2 太陽能集熱器數(shù)學(xué)模型及理論分析53-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 第6章 復(fù)合系統(tǒng)的模擬和分析58-71
• 6.1 復(fù)合系統(tǒng)方案58-60
• 6.2 復(fù)合系統(tǒng)優(yōu)化模擬及分析60-69
• 6.2.1 太陽能部分模擬結(jié)果分析65-66
• 6.2.2 地源熱泵系統(tǒng)部分模擬結(jié)果分析66-69
• 6.3 本章小結(jié)69-71
• 第7章 結(jié)論與展望71-73
• 7.1 結(jié)論71-72
• 7.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 后記76-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

太陽能—土壤源熱泵系統(tǒng)太陽能保證率的研究    葉曉莉

日本地源熱泵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀    蘇存堂;

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

我國利用水源、地源熱泵技術(shù)開發(fā)淺層地?zé)崮艹尸F(xiàn)好形勢    王秉忱;

直膨式太陽能熱泵供熱水系統(tǒng)的性能研究    曠玉輝,王如竹,許煜雄

直膨式太陽能熱泵熱水器的實驗研究    曠玉輝,王如竹

太陽能輔助加熱土壤源熱泵系統(tǒng)理論分析    王侃宏,畢文峰,喬華,侯立泉

太陽能集中供熱在武漢地區(qū)的適用性研究    趙峰,邵林廣,文遠(yuǎn)高

太陽能熱泵系統(tǒng)運(yùn)行工況的模擬研究    余延順,馬最良,廉樂明

直接膨脹式土壤耦合熱泵系統(tǒng)研究進(jìn)展    王曉濤;閆桂蘭;鄭鵬;馬重芳;

新型太陽能熱泵多功能復(fù)合機(jī)原理與熱力學(xué)分析    楊前明,衣秋杰,李志敏,李桂莉

光伏—太陽能熱泵系統(tǒng)及多功能熱泵系統(tǒng)的綜合性能研究    裴剛

太陽能熱泵供暖系統(tǒng)優(yōu)化分析    葛昕

建筑設(shè)計中的能耗模擬分析    金苗苗

中國地區(qū)土壤源熱泵系統(tǒng)研究進(jìn)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)?；徇m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;

平面采光面無陰影影響最佳角度的計算    林媛;

新農(nóng)村住宅中太陽能采暖研究    徐玉梅;孫克春;

太陽能在夏熱冬冷農(nóng)村地區(qū)的應(yīng)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(yīng)用    曹輝;廖秋陽;王爭利;

水·地源熱泵在我國溫室生產(chǎn)上的應(yīng)用    任子君;賈延宇;趙陽;孫治強(qiáng);

太陽熱水裝置(六)    劉鑒民;喜文華;魏一康;張?zhí)m英;

太陽熱水器應(yīng)用設(shè)計施工中的一些問題    薛英超;王新發(fā);

太陽能熱泵多功能復(fù)合機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模與仿真分析    楊前明;陳麗霞;孔祥強(qiáng);謝方靜;

U型垂直埋管直接膨脹式土壤源熱泵地下?lián)Q熱器制冷工況設(shè)計方法    張國強(qiáng);楊偉;周晉;郭永輝;李林;

地能利用布井模式熱交互性影響研究    高青;周學(xué)志;陳響亮;

太陽能熱泵國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用分析    祖文超;李瓊;

太陽能熱水系統(tǒng)的安全性    丁海兵;

直膨式太陽能輔助熱泵技術(shù)的研究進(jìn)展    孔祥強(qiáng);林琳;張東;楊前明;

太陽能輔助熱泵系統(tǒng)分析與研究    王強(qiáng);尚鑫;

太陽能熱泵熱水系統(tǒng)并聯(lián)式與串聯(lián)式的性能比較    王雅楠;王灃浩;

熱泵機(jī)組在印染污水廢熱回收中的應(yīng)用    張信榮;鄭秋云;孟柄良;

海林太陽能輔助地源熱泵供熱的可行性分析    徐寶江;陳義波;陳九法;李海清;

太陽能地下混凝土存取熱試驗研究與數(shù)值模擬    趙研

太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)熱力特性研究    閻秦

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

太陽能新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計與控制方法研究    楊軍

嚴(yán)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(shè)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

復(fù)合式熱泵供熱系統(tǒng)的耦合特性研究    劉逸

太陽能相變蓄熱供暖系統(tǒng)理論及實驗研究    李志永

季節(jié)性蓄熱太陽能—土壤耦合熱泵系統(tǒng)運(yùn)行特性及優(yōu)化    王瀟

直膨式太陽能熱泵熱水器的模擬分析    張東

直膨式太陽能熱泵熱水系統(tǒng)性能的優(yōu)化分析    李振興

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

巖土熱響應(yīng)測試儀的研制與實驗研究    尹振江

華北地區(qū)綠色住宅建筑儲能及其經(jīng)濟(jì)性分析研究    王臻

新型太陽能輔助多功能熱泵系統(tǒng)的理論與實驗研究    梁國峰

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(yùn)行特性研究    鐵燕

U型玻璃真空管太陽能集熱器熱性能研究與優(yōu)化設(shè)計    安玉嬌

太陽能—水源熱泵輔助供暖系統(tǒng)的研究    李善可

我國建筑節(jié)能現(xiàn)狀分析及對策    贠英偉;吳香國;范豐麗;

淺層地?zé)崮芸辈樵u價    韓再生;冉偉彥;佟紅兵;劉志明;

太陽能土壤源熱泵蓄熱過程中的數(shù)值模擬    林媛

太陽能輔助加熱土壤源熱泵系統(tǒng)理論分析    王侃宏,畢文峰,喬華,侯立泉

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

在我國熱泵技術(shù)發(fā)展進(jìn)步中應(yīng)關(guān)注的幾個問題    馬最良;姚楊;姜益強(qiáng);倪龍;

太陽能輔助地源熱泵供熱的可行性研究    王侃宏;董呈娟;李保玉;

我國推動建筑可再生能源利用的舉措    武涌;

太陽能—土壤源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行模式的研究    楊衛(wèi)波,董華,周恩澤,胡軍

太陽能熱泵系統(tǒng)運(yùn)行工況的模擬研究    余延順,馬最良,廉樂明

適于城市住區(qū)規(guī)劃的室外熱環(huán)境實測與模擬研究    高亞鋒

地源熱泵與太陽能集熱器聯(lián)合供暖系統(tǒng)研究及仿真分析    吳曉寒

嚴(yán)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

太陽能熱水器—空調(diào)復(fù)合系統(tǒng)中換熱器的模擬研究    王戰(zhàn)術(shù)

太陽能在多高層住宅建筑中的應(yīng)用研究    宋光明

太陽能采暖系統(tǒng)在小城鎮(zhèn)住宅建筑中應(yīng)用技術(shù)的研究    卜亞明

空氣源熱泵輔助太陽能熱水系統(tǒng)在江淮地區(qū)應(yīng)用的節(jié)能環(huán)保效益研究    彭嬌嬌

大連地區(qū)太陽能熱水系統(tǒng)與高層住宅整合設(shè)計研究    李叢叢

湖南地區(qū)土壤源熱泵冬季運(yùn)行可拓綜合評價    常欣

地源熱泵—供熱空調(diào)特性及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析    許淑惠,邢云緋

建筑節(jié)能,從方案設(shè)計開始    賀慧宇

光纖光柵溫度傳感器在地源熱泵中應(yīng)用    孫麗;任亮;李宏男;

太陽能熱泵熱水裝置試驗研究與應(yīng)用分析    李舒宏,武文彬,張小松,殷勇高

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

單脊翅片管式蒸發(fā)器CAD    劉楚蕓,倪莉,周勤,楊長威,姜愛華,傅龍珠

住宅太陽能熱水器集中供熱系統(tǒng)的應(yīng)用    王志飛

我國利用水源、地源熱泵技術(shù)開發(fā)淺層地?zé)崮艹尸F(xiàn)好形勢    王秉忱;

地源熱泵的運(yùn)行特性模擬研究    王景剛,馬一太,張子平,王侃宏,候立泉

直膨式太陽能熱泵供熱水系統(tǒng)的性能研究    曠玉輝,王如竹,許煜雄

太陽能熱泵式熱水器的發(fā)展及試驗研究    李銳;俞堅;張建國;楊威;王志峰;

我國熱泵空調(diào)發(fā)展的回顧與展望    馬最良;楊自強(qiáng);馬光昱;

太陽能-空氣復(fù)合熱源熱泵熱水器的運(yùn)行特性    徐國英;張小松;管振水;

夏熱冬暖地區(qū)居住建筑熱工性能及能耗的模擬分析    鄒源

節(jié)能住宅建筑能耗模擬研究    孫萍

土壤換熱器回填材料對取放熱量的影響    馬宏權(quán);

九華山莊土壤熱泵+冰蓄冷系統(tǒng)    陳鳳君,馮婷婷

以導(dǎo)熱塑料管作為地下?lián)Q熱器的換熱能力分析    代焱;陳建偉;董興杰;

地源熱泵鉆孔回填材料的特點(diǎn)及其研究進(jìn)展    王松松;劉光遠(yuǎn);楊衛(wèi)波;

土壤源熱泵的發(fā)展與研究現(xiàn)狀    范萍萍,端木琳,王學(xué)龍,尉建中

地源熱泵地下?lián)Q熱器施工工藝    贠曉明;陳小松;王勇;

U型豎埋管地源熱泵-輻射地板聯(lián)合運(yùn)行冬季啟動特性實驗研究    張玲;陳光明;黃奕沄;

淺析地源熱泵空調(diào)技術(shù)    魏波;

地源熱泵系統(tǒng)地下?lián)Q熱器施工技術(shù)    朱君;

淺析地源熱泵的施工技術(shù)    張永鋒;

辦公建筑地源熱泵地下?lián)Q熱器設(shè)計周期確定方法研究    樊燕;付祥釗;

U型管地下?lián)Q熱器快速模擬軟件    蘇華;張燕;康一亭;司子輝;

基于溫變地下?lián)Q熱器熱應(yīng)變失效性    高青;于鳴;江彥;

地下?lián)Q熱器熱應(yīng)變計算分析方法研究    朱曉林;高青;于鳴;王有鏜;江彥;

冷熱聯(lián)供運(yùn)行地下?lián)Q熱器溫變和熱泵能效    齊子姝;高青;劉研;于鳴;

單井回灌地源熱泵系統(tǒng)地下?lián)Q熱器傳熱性能研究    劉惠;趙承偉;刁乃仁;方肇洪;

世園會項目——沈陽玫瑰園土壤熱泵系統(tǒng)設(shè)計    

地下?lián)Q熱器回填傳熱模擬分析    高青;李明;江彥;于鳴;喬廣;

地源熱泵-輻射地板聯(lián)合運(yùn)行冬季啟動特性實驗研究    張玲;黃奕沄;陳光明;

U型豎埋管地源熱泵-輻射地板聯(lián)合運(yùn)行冬季啟動特性實驗研究    張玲;陳光明;黃奕沄;

欽州：率先示范可再生能源建筑應(yīng)用    本報記者 龐惠文

“太陽”照明 “地?zé)帷比∨?nbsp;   董新萍

地源熱泵等可再生能源利用需重視    海婷

江蘇首個地源熱泵項目竣工    紀(jì)偉

江蘇漣水首座地源熱泵建筑應(yīng)用工程竣工    建華　紀(jì)偉 同超

地下?lián)Q熱器熱形變及其失效性研究    朱曉林

動態(tài)負(fù)荷下地源熱泵性能研究    王勇

地下蓄能時變特性及其能量特征分析    李明

地源熱泵與太陽能集熱器聯(lián)合供暖系統(tǒng)研究及仿真分析    吳曉寒

淺層巖土體熱物理性質(zhì)原位測試儀的研制及傳熱數(shù)值模擬    王慶華

道路固體結(jié)構(gòu)集熱蓄能過程分析及其傳熱研究    劉研

土壤源熱泵地下?lián)Q熱器優(yōu)化設(shè)計與運(yùn)行研究    黃兵

U型地埋管換熱器動態(tài)模擬    張燕

地源熱泵地下?lián)Q熱器計算模擬及地上機(jī)組節(jié)能研究    史新慧

地源熱泵U型管地下?lián)Q熱器的數(shù)值模擬與分析    黃俊惠

地源熱泵換熱器的分析與設(shè)計    程國強(qiáng)

土壤耦合熱泵在北方地區(qū)應(yīng)用的探討    劉建軍

土壤源熱泵地下?lián)Q熱系統(tǒng)溫度場分析    張新宇

地源熱泵地下?lián)Q熱系統(tǒng)溫度場分析    羅園

套管式地下?lián)Q熱器傳熱模型及其傳熱分析    江彥

地源熱泵方案與常規(guī)中央空調(diào)方案的模糊評判研究    裴俠風(fēng)