太陽(yáng)能-地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)的模擬優(yōu)化.pdf

1、本文以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)對(duì)螺桿地源熱泵機(jī)組理論模型中的多變指數(shù)進(jìn)行了修正，建立了螺桿地源熱泵機(jī)組的灰箱模型，編寫了以此灰箱模型為基礎(chǔ)的螺桿地源熱泵機(jī)組FORTRAN模擬程序。模擬了R22為制冷劑螺桿地源熱泵機(jī)組的運(yùn)行特性。分析夏季制冷、冬季制熱兩種運(yùn)行工況下不同蒸發(fā)器入口水溫、冷凝器入口水溫及壓縮機(jī)輸氣量對(duì)機(jī)組的制冷量、制熱量、壓縮機(jī)功耗及COP的影響。
　　 通過(guò)對(duì)熱泵機(jī)組的模擬獲得不同輸氣量條件下熱泵機(jī)組隨蒸發(fā)器入口水溫和冷凝器入口

2、水溫變化的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合地源熱泵機(jī)組的實(shí)際控制方式在TRNSYS環(huán)境中搭建熱泵機(jī)組模擬模塊，此方法避免了熱泵機(jī)組程序的重復(fù)計(jì)算加快了模擬速度，同時(shí)比簡(jiǎn)單的滿負(fù)荷的啟停控制策略增加了模擬精度，更加符合熱泵機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行狀況。使系統(tǒng)小步長(zhǎng)的長(zhǎng)時(shí)間模擬更加準(zhǔn)確快速。
　　 對(duì)利用太陽(yáng)能在5月1日到10月1日期間為地源熱器蓄熱的方法進(jìn)行了模擬，驗(yàn)證了利用太陽(yáng)能資源比較豐富的時(shí)間進(jìn)行蓄熱的可行性。確定了不同集熱器面積下的太

3、陽(yáng)能蓄熱水泵的流量的計(jì)算方法。
　　 提出了太陽(yáng)能交替蓄熱-地源熱泵系統(tǒng)，以沈陽(yáng)地區(qū)某建筑為具體研究對(duì)象，建立包括太陽(yáng)能集熱器、地源熱泵機(jī)組、地源換熱器、控制系統(tǒng)、氣象參數(shù)、水泵和建筑負(fù)荷在內(nèi)的復(fù)合系統(tǒng)的TRNSYS動(dòng)態(tài)模型。對(duì)常規(guī)地源熱泵系統(tǒng)和不同集熱器面積的太陽(yáng)能交替蓄熱-地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)9年的模擬。
　　 對(duì)常規(guī)地源熱泵和不同面積太陽(yáng)能集熱器面積的太陽(yáng)能交替蓄熱-地源熱泵系統(tǒng)的瞬時(shí)制熱能力、制冷能力、制熱能耗

4、、制冷能耗進(jìn)行了模擬，并進(jìn)行了逐年積分，對(duì)于制熱能力不足的系統(tǒng)引入冬季制熱輔助熱源（燃煤鍋爐），把耗電折合成燃煤，得出了不同系統(tǒng)的綜合能耗、能效、燃煤量，CO2、SO2、NO2的排放量。
　　 沈陽(yáng)地區(qū)存在冷熱負(fù)荷不平衡的問(wèn)題，如果采用常規(guī)方式的地源熱泵系統(tǒng)，這種冷熱負(fù)荷的不平衡將造成地溫均值的下降，從而引起冬季地源熱泵機(jī)組的保護(hù)性停機(jī)，無(wú)法滿足用戶的冬季供熱需求，而采用太陽(yáng)能冬季補(bǔ)熱的形式由于沈陽(yáng)地區(qū)冬季太陽(yáng)能集熱效果差，需要

5、較大集熱器面積和集熱效果更好的真空管熱管集熱器，極大的提高了初投資。而利用太陽(yáng)能資源豐富的時(shí)間進(jìn)行蓄熱可以使用價(jià)格相對(duì)較低的平板型太陽(yáng)能集熱器即可達(dá)到較好的集熱效果。
　　 得出了太陽(yáng)能交替蓄熱-地源熱泵系統(tǒng)可以在不使用冬季輔助熱源的情況下，實(shí)現(xiàn)地下溫度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，既能改善地源熱泵冬季供熱能力不足又不會(huì)引起夏季制冷能力的下降，在所研究的建筑中平板型太陽(yáng)能集熱器面積達(dá)到400m2時(shí)，太陽(yáng)能交替蓄熱-地源熱泵系統(tǒng)既可以為用戶提供滿