暖通 地源热泵系统 研究报告

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1、地源热泵系统的热容量控制——开/关控制和变速容积系统之间的比较分析赵霞郑州大学土木工程学院建筑环境与设备专业二班20090430230摘要：本文的后半部分，运用建模和仿真的方法进行了对地源热泵（地源热泵）系统中存在的所有最重要的相互作用的开/关控制系统和可变容量系统的子系统，比如说地源热泵，辅助电加热器，与热泵机组，对其年度绩效进行公正和全面的比较的。每年的模型测算表明，开/关控制系统峰值在建筑地源热泵热需求中发挥了重要作用，当比较两者的控制策略：如果开/关控制的地源热泵只涵盖建筑热需求峰值的55%，电气辅助加热器大约消耗每年建筑供热

2、需求的10%的，使得开/关控制地源热泵系统COP低于变速系统。反之，当开/关控制系统涵盖超过建筑高峰期热需求的65%，即超过建筑年度热需求的95%，那么开/关控制系统和可变容量系统之间没有相当大的差异。关键词：热泵，控制，建模，模拟，可变速度文章历史：2010年3月23日：出版2011年5月4日：在修订2011年5月16日：再出版可在线获取作者：hatef迈达尼*，约阿希姆克莱森单位：每伦德奎斯特，皇家理工学院，能源部科技司研究方向：应用热力学和制冷，籍贯：瑞典，斯德哥尔摩，se-10044号1导论卤水水热泵地源热泵系统泵（地源热泵）是一种在美国

3、和欧洲国家常见的和快速增长加热系统的建筑模试。在2005中，有超过一百万个单位安装，提供全球约15瓦的热容量（rybach，2005），全球年度增长已经超过10%。在过去的十年，据估计（隆德等人。，2004）。大约300000盐水水热泵被安装在瑞典，提供约3瓦的热容量（富臣和诺瓦奇，2011）。此外，每年，约27000个新的地源热泵机组安装在瑞典（同上）。因此，任何提高这些系统的效率的措施，可以在很大程度上导致大量的能源节省和温室气体的排放量的减少。容量控制在地源热泵中是一个有潜在的改进效率的一种技术。传统的开/关控制是一种最常见的地源热泵容量控

4、制方法。在开/关控制热泵（惠普）单位中，压缩机开启或关闭帮助控制算法估计的差异建筑热需求和热泵容量。然而，研究人员发现有一些其他方法可能提高系统效率。变速热泵是其中的一个方法。一般，在变速热泵机组，速度的逆变器—驱动压缩机调制的援助算法控制该建筑；因此，之间的差异供热热量需求（建设中）可以减少。然而，有一些问题尚未得到澄清：l怎样做气候条件变化超过一年的变容量热泵系统的年度绩效（性能系数）？l在什么的情况下，变量热泵机组比开/关控制的产生更好的性能？l如何消除热泵系统中辅助电加热器变容量热泵系统的影响每年的季节性能系数？一些学者研究开/关控制可变

5、容量的系统。例如，赵等人。（2003）并比较开/关和可变容量控制，改变压缩机的转速是首选方法。然而，卡尔森和法伦（2007）总结出来，该变量速度控制热泵相比于间歇式运行的热泵，没有改善年有效效率。卡尔森（2007）认为，这主要是由于该压缩机和需要控制所使用的泵加热和集电极接地系统（卡尔森，2007）。本实验研究河和勒布伦（2009）表明，在变速涡旋压缩机中，逆变器效率在95%和98%之间时，压缩机电机电源在1.5和6.5千瓦之间。有人还发现，该逆变器引起的额外的电机损失可以忽略不计（河和勒布伦，2009）。旨在使公平比较存在于开/关和变量地源热泵

6、系统的年度业绩之间的，迈达尼（2011）等人提出建议使用通用模型独特的功能，目前的研究如下：l研究的影响不仅对热泵机组模型，而且对所有其他相关模型，地面热交换器，和气候等任何特定系统来说是可行的；l考虑所有相互作用的动态的系统组成部分之间的，采用准静态模型；l开/关和可变容量系统双方建立完全相同的边界条件使得他们互相比较；l该变速地源热泵机组模型的变频器和电机的损耗是考虑到的；l压缩机转速和等熵压缩机效率的影响也考虑到了；2方法论这是评价建模系统都超过一年的年度绩效的跟踪控制策略：l地源热泵系统（四个不同大小）的开/关控制压缩机和单速泵源和负荷l

7、地源热泵系统与可变速度压缩机和单速水泵在源和负载侧图1：系统性能年度分析注：climate气候biudingsystem建筑系统heatingdistributionsystem热量分布系统inhabitantsbehavior周围活动HPunit热泵单元Cond电导率Comp表头XPV节流器Evap蒸发器Heatsource热源Controlunit控制单元建筑描述  价值系数渗率率通风率全年采暖（千瓦小时）供热峰值（千瓦小时） 单一家庭住宅墙（大尺寸）墙：0.3屋顶：0.2楼层：0.2窗户：1.80.10.53305014 表2：对于trns

8、ys建筑系统模型的简单描述图1显示了本论文的系统研究。该系统不仅涵盖了热泵机组即压缩机，冷凝器，膨胀阀，蒸发器，也是建筑热负荷，地面上的