太阳能-地源热泵供热空调系统的地源侧耦合方式研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文太阳能-地源热泵供热空调系统的地源侧耦合方式研究论文作者：陈宇朴学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：动力工程指导教师：王恩宇职称：教授资助基金项目：河北省自然科学基金项目（E2013202122）教育部留学回国人员科研启动基金项目（2013）天津市科技计划项目（14TXGCCX00010）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofPowerEngineeringRESEARCHONTHEM

2、ODESELECTIONOfGROUND-SOURCESIDESOFSOLARGROUD-SOURCEHEATPUMAIRCONDITIONINGSYSTEMbyChenYupuSupervisor:Prof.WangEnyuDecember2016ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofHebeiProvince.No.E2013202122；theScientificResearchFoundationofEducationalMinistryPeopleReturned(

3、2013)；theConstructionofScienceandTechnologyProjectinTianjinCity.No.14TXGCCX00010.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解

4、河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要本文研究对象为河北工业大学太阳能-地源热泵空调系统，该系统有两个大小不同的地源热泵机组（HP1和HP2）和对应的两个地埋管群（地埋管群1和地埋管群2）。目前运行的双机组太阳能-地源热泵系统（简

5、称HSGSHP-I系统）地源侧相互独立。通过分析2012年-2015年实际运行情况，得知：大机组（HP1）平均负荷率为56.7%，机组负荷率较低，而且随着HP1承担热负荷的增加，机组COP升高；储热利用率为43%，HP1对应的地埋管群（地埋管群1）土壤温度比HP2对应的地埋管群（地埋管群2）土壤平均温度低7.1℃，地埋管群2储热可利用空间大。以HSGSHP-I系统为基础，为提高机组部分负荷率、储热利用率和蒸发器进口温度，提出把两个地埋管群同时与大机组相连，实现在供热季由两个地埋管群同时为大机组蒸发器提供热源的目的，进而提出两种新的地源侧耦合系统，即

6、地源侧互通互联的双机组HSGSHP系统（简称HSGSHP-II系统）和单机组HSGSHP系统（简称HSGSHP-III系统）。利用TRNSYS软件建立三种地源侧不同耦合方式的太阳能-地源热泵仿真模型，依据2014年、2015年实际运行情况对各仿真模块进行修正和准确性验证，使模型模拟各项结果（供热能力、耗电功率、集热能力、储热能力等）与实验结果的相对误差在5%以内。利用仿真模型，对三种地源侧耦合系统进行为期20年和一个供热季的运行模拟预测，从运行性能、稳定性和经济性三方面进行分析，结果表明：地源侧互通互联的双机组系统运行能耗最低，运行性能最优，一个供

7、热季比地源侧相互独立的双机组系统运行费用节约7.4%，但额外投资最高，经济性优势不明显。地源侧互通互联的单机组系统经济性最好，平均一个供热季比地源侧相互独立的系统节约21.3%，约9949元，但在极低负荷期间，运行性能差，更适合没有极低负荷或者极低负荷比例很低的建筑。地源侧互通互联的耦合系统储热利用率可提高20%左右，有效的减少储热管群的热堆积和热浪费问题，机组部分负荷率可提高3%-13%，可不同程度提高蒸发器进口温度，从而提高机组性能，使系统高效长久运行。关键词：太阳能地源热泵系统模型校验TRNSYS耦合方式运行特性IABSTRACTInthis

8、paper,theresearchingobjectofthisstudyistheofsolar-groundsourc