太阳能辅助水源热泵地辐射采暖系统的研究

【摘要】：随着我国经济的快速发展,环境污染及能源消耗问题日益严重。太阳能作为一种清洁、可再生、资源丰富的新能源,受到人们越来越多的关注,成为科研热点。本文针对寒冷地区,结合实际的工程研究串联式太阳能辅助水源热泵地辐射采暖系统。本文以陕西省西安市高新区的一栋占地面积为513.8m2,热负荷指标为36W/m2的别墅为研究对象。首先介绍了太阳能辅助水源热泵地辐射采暖系统的设计流程、设计计算和设备选型,并详细设计系统的运行控制、施工安装和系统维护;其次,借助De ST和TRNSYS软件对太阳能辅助水源热泵系统进行模拟分析,主要针对西安地区整个采暖期和典型日1月12日的室外气温、建筑热负荷、集热器有效得热量及其出口水温,换热器冷侧出口水温、蓄热水箱蓄热量及其负荷侧的出口水温,热泵冷凝器出口温度及其COP等。针对模拟结果对系统进行经济性和节能环保性分析,全面探索和研究该系统在西安地区的使用效果,指导后期工程实践。通过模拟分析表明,在冬季采暖期间,太阳能集热器的出口水温主要集中在30℃至60℃之间,蓄热水箱负荷侧的出口水温集中于10℃至30℃,满足热泵蒸发器的进水温度。热泵的供水温度在45℃左右波动,运行时,COP平均值可达4.08,机组运行性能相对较好。同时通过对整个采暖期的分析,系统的性能系数为2.04,太阳能保证率达到33.07%。在1月12日,系统性能系数为2.66,太阳能保证率为22.72%。相比传统供热系统,该系统年费用可节约3775元,相当于传统加热系统的31.04%。在15年中,该系统累计可减少排放387.91吨的CO2,3.15吨的SO2、1.65吨的粉尘,具备较好的经济性和节能环保性。 【关键词】：太阳能辅助水源热泵系统 TRNSYS 节能环保
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 课题研究的背景和意义10
• 1.2 我国太阳能资源及其利用10-12
• 1.3 太阳能辅助蒸气压缩式热泵技术的发展12-17
• 1.3.1 国外发展现状12-14
• 1.3.2 国内研究现状14-17
• 1.4 太阳能热泵技术存在的问题17
• 1.5 课题研究的主要内容17-20
• 2 太阳能辅助水源热泵地辐射采暖系统的设计20-36
• 2.1 建筑概况20
• 2.2 耗热量计算20-22
• 2.3 设备选型计算22-26
• 2.3.1 热泵选型22-23
• 2.3.2 太阳能集热器23-24
• 2.3.3 蓄热水箱24
• 2.3.4 换热器24-25
• 2.3.5 泵的选择25-26
• 2.4 运行控制26-29
• 2.4.1 主要部件的自动控制27
• 2.4.2 运行模式27-29
• 2.5 防冻控制29-30
• 2.6 防过热保护30-31
• 2.7 太阳能集热系统的安装31-33
• 2.7.1 集热器安装方位和倾角31
• 2.7.2 集热器前后排间距31-32
• 2.7.3 集热器的安装面积分配及其方式32-33
• 2.8 本章小结33-36
• 3 软件介绍36-50
• 3.1 DeST软件简介36-39
• 3.1.1 DeST软件简介36-37
• 3.1.2 TRNSYS软件简介37-39
• 3.2 太阳能辅助水源热泵地辐射采暖系统中的应用模块39-47
• 3.2.1 气象模块40
• 3.2.2 太阳能集热器40-42
• 3.2.3 逆流换热器42-43
• 3.2.4 蓄热水箱43-45
• 3.2.5 水源热泵45-46
• 3.2.6 辅助热源46-47
• 3.3 建模界面47-48
• 3.4 本章小结48-50
• 4 模拟分析50-62
• 4.1 冬季建筑瞬时热负荷50-51
• 4.2 西安地区太阳总辐射及环境温度51-53
• 4.3 集热器出.温度变化以及获得有用能53-55
• 4.4 换热器冷侧出.温度55-56
• 4.5 水箱蓄热量及出.温度56-57
• 4.6 热泵的相关参数57-61
• 4.7 本章小结61-62
• 5 效益分析62-66
• 5.1 系统经济效益分析62-64
• 5.1.1 系统初投资及其初投资年费用62-63
• 5.1.2 系统运行费用63-64
• 5.2 系统环保效益64-65
• 5.2.1 二氧化碳减排量64
• 5.2.2 二氧化硫减排量64
• 5.2.3 粉尘减排量64-65
• 5.3 本章小结65-66
• 结论与展望66-68
• 参考文献68-71
• 附录A 热负荷计算明细表71-72
• 附录B 图 4.17热泵出.供水温度变化72-73
• 附录C 图 4.19热泵功率变化73-74
• 附录D 图 4.21 热泵COP变化74-75
• 附录E 参数符号说明75-77
• 附录F 图表索引统计77-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文79-80
• 致谢80

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

太阳能热泵系统运行工况的模拟研究    余延顺,马最良,廉乐明

严寒地区太阳能热泵供暖系统设计与运行实测    刘其伟;姜益强;于易平;

太阳能-土壤源热泵耦合系统及其地埋管系统    王成勇;陈炳文;陈文明;王雁生;胡映宁;

并联式太阳能热泵热水系统模拟与实验研究    赵文君

中国地区土壤源热泵系统研究进展评述    袁艳平;曹晓玲;雷波;杨从辉;

广东地区地源热泵系统土壤温度场模拟与实验研究    周佐喜;王成勇;王跃;宋月贤;胡映宁;

太阳能-地源热泵系统耦合运行方式研究进展    王俊;郭方棚;王海涛;

珠三角地区U型地埋管换热器土壤温度场的数值模拟    王跃;王成勇;宋月贤;胡映宁;

太阳能热泵供暖技术综述    王振辉;崔海亭;郭彦书;彭培英;

太阳能热泵技术在国内的研究与发展    刘鹏;关欣;穆志君;马虎根;

太阳能热泵的研究及应用    尹茜;刘存芳;

双热源热泵系统模拟研究    王健强;朱家玲;刘国强;

太阳能热泵低温地板辐射供暖系统的研究与展望    刘立平;阙炎振;

太阳能/空气复合热源热泵机组研究    张志刚;刘杰;

三套管蓄能型热泵集成系统运行特性研究    牛福新

天然气节能减排经济性模拟与熵分析研究    项凌

复合冷凝过程热力学仿真与优化研究    陈飞虎

多热源驱动吸收式热泵系统性能研究    闫晓娜

绿色建筑多功能能源系统集成机理研究    尹宝泉

直膨式太阳能热泵热水器的模拟分析    张东

太阳能热泵地板辐射采暖系统特性与优化研究    程磊

太阳能—空气复合热泵系统的应用技术研究    刘伟锋

太阳能—热泵供暖系统集成研究    李洁

太阳能空调热水一体机制热工况节能控制技术的研究    胡智勇

基于太阳能热泵技术的海水淡化集热系统及其自动控制研究    周好元

严寒地区太阳能-土壤源热泵供暖系统关键设备的优化    陈娜

铜铝复合条带型辐射板辅助热泵系统的性能研究    胡江红

太阳能热泵采暖系统的研究    甘建红

太阳能热泵供暖系统运行优化研究    马文瑞

我国能源消费现状及其应对措施    张亚珍;

我国太阳能热利用的状况与发展    谢光明

太阳能土壤源热泵蓄热过程中的数值模拟    林媛

利用VB设计表格输入界面方法    刘长松;

太阳能辅助加热土壤源热泵系统理论分析    王侃宏,毕文峰,乔华,侯立泉

太阳能—土壤源热泵空调系统研究    赵达;张欣艳;王畅;刘逸;

浅谈大气污染的危害及防治    黄忠学;陈保艳;

在我国热泵技术发展进步中应关注的几个问题    马最良;姚杨;姜益强;倪龙;

太阳能辅助地源热泵供热的可行性研究    王侃宏;董呈娟;李保玉;

空气能热泵热水器的现状及展望    周峰;马国远;

适于城市住区规划的室外热环境实测与模拟研究    高亚锋

地源热泵与太阳能集热器联合供暖系统研究及仿真分析    吴晓寒

严寒地区太阳能—土壤耦合热泵季节性土壤蓄热特性研究    张文雍

太阳能热泵供暖系统优化分析    葛昕

太阳能辅助空气源热泵供暖实验和模拟研究    陈雁

建筑一体化太阳能热水系统关键问题研究    姚春妮

热泵热水系统的研究    史光媛

并联式太阳能热泵热水机组智能控制系统研究    楼静

空气源热泵辅助太阳能热水系统在江淮地区应用的节能环保效益研究    彭娇娇

我国水源热泵研究现状    王芳,范晓伟,周光辉,连之伟

水源热泵与高效     栾雪志

水源热泵系统    雷雅玲

水源热泵的应用及相关问题    周涛

分散式水源热泵在制冷及空调系统中的应用    陆日绍;

地表水源热泵若干常见问题分析    付圣东;刘金祥;陆桂良;施建忠;

水源热泵在空调系统中的应用与分析    解明霞;于立萍;

水源热泵是一种经济、可靠的空调能源方式    李鲲;

地表水源热泵若干常见问题分析    周睿;

水源热泵及其在高校图书馆空调系统中的应用    胡爱宇;

我国典型再生水源热泵工程调查分析    姚杨;姜益强;陈颖;

我国水源热泵的研究现状    王芳;范晓伟;周光辉;连之伟;

水源热泵的发展及其在我国的利用    郭高轩;

北京平原区水源热泵适宜性区划评价方法的研究    王新娟;路明;姜媛;谢振华;

地下水水源热泵的设计与存在问题的分析    马新发;张潇;

重庆市某江水源热泵工程水源及取水、水处理系统分析    倪建华;姜文超;梁建军;赵玉静;焦丽蓉;

水源热泵地下水温度变化的模拟分析    黄涛;袁东立;

江水源热泵适应性与冬季能效分析    白雪莲;张南桥;张震寰;

重庆地区地表水源热泵的可利用水资源分析    余能辉;付祥钊;刘宇;樊燕;

上海世博园区江水源热泵应用研究    龙惟定;马宏权;梁浩;张文宇;张思柱;吴筠;

鸡西首个水源热泵工程进展顺利    隋兴国

水源热泵，打造绿色“暖冬”    本报记者 郑国平

城市污水水源热泵试行成功    本报记者 李静华

北京用污水水源热泵空调供暖    贾敏李天斌

水源热泵利用前景广阔    李松战

沈阳水源热泵年节煤600万吨    赵国清通讯员 朴熠

张掖推广水源热泵成效显著    张榕培

出煤不烧煤 上水源热泵绿色项目    通讯员 王晓峰　本报记者 张青果

成本技术,水源热泵要迈过两道坎    尹羽

张掖 水源热泵成新宠    本报记者 冯义军　买光立

长江水源热泵换热器研究    王子云

水源热泵对地温场的影响及适宜性评价研究    赵静

基于神经网络的地表水源热泵能效预测技术的研究    安建军

太阳能辅助水源热泵地辐射采暖系统的研究    刘阿凤

重庆地区淡水源热泵技术应用研究    李怀玉

地表水源热泵适宜性综合评价及规划研究    吴艳菊

江水源热泵取水系统调控及位能回收研究    唐华宇

长江上游地区江水源热泵取水——水处理系统评价方法及技术路线研究    管继玲

水源热泵的经济性分析及应用    刘东

水源热泵复合式系统的优化匹配和运行调控    刘义成

闭式地表水源热泵在合肥地区季节性应用研究    夏新

低温水源热泵的开发与应用    刘通祥