基于土壤源熱泵的太陽能跨季節(jié)蓄能的理論研究與實(shí)踐.pdf

1、利用土壤源熱泵進(jìn)行太陽能跨季節(jié)蓄能可以有效地解決土壤源熱泵系統(tǒng)土壤熱失衡的問題。對于寒冷和嚴(yán)寒等熱負(fù)荷占優(yōu)的建筑氣候區(qū)，本文針對基于土壤源熱泵的太陽能跨季節(jié)蓄能機(jī)理、跨季節(jié)蓄能實(shí)踐的可行性、蓄熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、蓄熱周期的預(yù)測、蓄熱過程的TRNSYS模擬分析、蓄熱系統(tǒng)的匹配運(yùn)行測量調(diào)試等問題開展系列研究。以一個(gè)實(shí)際工程為支撐，開展了跨季節(jié)蓄能的實(shí)踐。
　　首先，分析利用土壤源進(jìn)行太陽能跨季節(jié)蓄能的可行性。建立雙 U型地埋管傳熱的物理模型

2、和數(shù)學(xué)模型，利用 Matlab軟件對理論模型進(jìn)行求解計(jì)算，得到土壤溫度分布曲線和擬合方程，通過溫度分布法計(jì)算得到地埋管換熱器傳熱量。結(jié)果表明，地埋管換熱器的換熱量能夠滿足蓄熱量的要求。
　　其次，根據(jù)天津工業(yè)大學(xué)新校區(qū)A區(qū)設(shè)備站2010年、2011年和2012年土壤源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行能源賬單和天津地區(qū)典型氣象年的太陽能輻射數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮太陽能利用率、極端天氣、管路熱量損失等因素，預(yù)測蓄熱實(shí)驗(yàn)周期，設(shè)計(jì)蓄熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并進(jìn)行蓄熱實(shí)驗(yàn)。蓄熱

3、實(shí)驗(yàn)分別測量了實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)的太陽能輻射強(qiáng)度、集熱水箱供回水溫度及流量、地埋管附近各層土壤實(shí)時(shí)溫度，通過計(jì)算分別得到蓄熱期內(nèi)的太陽能輻射量、地埋管蓄熱量和土壤溫升等數(shù)據(jù)，利用太陽能利用率和延遲響應(yīng)的概念分析了輻射量和蓄熱量之間關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，總輻射量為956991.3MJ，總蓄熱量為480299.1MJ，總蓄熱量是地埋管年均取熱量的2.03倍，總蓄熱量占總輻射量的50.2％，太陽能平均利用率為50.2%。
　　再次，利用 TRNSYS模

4、擬軟件解決了過渡季節(jié)的跨季節(jié)蓄能難題。建立仿真模型，并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對該模型進(jìn)行驗(yàn)證，提出相關(guān)的誤差修正模型，用來消除氣象參數(shù)和設(shè)備耗散熱對模擬結(jié)果的影響。過渡季節(jié)的蓄熱過程模擬結(jié)果表明，盡管在過渡季節(jié)，其儲熱量(247719.47kWh)同樣能夠滿足蓄熱量的要求。
　　最后，從土壤溫度、蒸發(fā)器進(jìn)水溫度、系統(tǒng)和機(jī)組COP及經(jīng)濟(jì)環(huán)境性四個(gè)方面對蓄熱效果進(jìn)行了評價(jià)。根據(jù)2010年、2011年，2012年冬季土壤源熱泵的能源賬單，計(jì)算得到