严寒地区太阳能—土壤源热泵复合系统模拟优化

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1、严寒地区太阳能—土壤源热泵复合系统模拟优化Solarassistedground-sourceheatpumpsystemsimulationandoptimizationinthestrictandcoldregions研究生：毕晨飞指导教师：王岳人教授学科专业：供热、供燃气、通风及空调工程二O一五年十二月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文严寒地区太阳能—土壤源热泵复合系统模拟优化作者姓名：毕晨飞入学年份：2013年9月指导教师：王岳人教授学科专业：供热、供燃气、通风申请学位：工学硕士及空调工程所在单位：市政与环境工程学院论文提交日期：2015年11月论文答

2、辩日期：2015年12月学位授予日起：2016年1月答辩委员会主席：王庆辉答辩委员会组成：王庆辉王宏伟敖永安于瑾尚少文论文评阅人：敖永安林润泉硕士研究生学位论文摘要I摘要本文选取沈阳市为严寒地区的代表城市，模拟了该市某办公楼的太阳能—土壤源热泵系统。由于严寒地区建筑物的全年总热负荷要比建筑物总冷负荷大，这就间接的造成了系统向土壤取热量要大于系统向土壤中的排热量从而导致了土壤温度逐年下降。这一问题不仅会导致土壤环境变化也会使热泵机组性能下降。而对于太阳能热水系统，当阳光充足时除了满足人们的用水负荷要求外会有一定量的太阳辐射能被浪费掉。面对这种太阳能富足而土壤中又需要能量的情况，使得太阳

3、能—土壤源热泵系统被提出。这种系统即保持了各自节能环保的优点还弥补了各自的不足。例如在过渡季节里太阳能热水系统也可以把富裕的热量储存到地埋管所在的土壤中，这样可以有效的缓解严寒地区地埋管周围土壤温度失衡的问题。本文首先介绍了该系统在国内外的研究现状，提出本课题的研究目的和研究意义；其次按照设计规范要求设计了太阳能—土壤源热泵系统，确定主要设备的性能参数；之后对模拟软件中主要模块进行了细致的介绍；最终以模拟软件为平台建立该系统的数学模型进行模拟分析。模拟过程中选取典型气象年的数据为基础利用DEST模拟软件对建筑物负荷进行了逐时模拟。并且以TRNSYS模拟软件为平台建立了太阳能—土壤源热

4、泵系统进行模拟优化。利用TRNSYS模拟软件对系统进行模拟时首先验证了系统运行的可行性，分析了在集热面积一定的条件下，集热器安装角度变化对集热效率的影响和蓄热水箱体积变化对于集热系统集热效率的影响，对于蓄热水箱内流动工质在一天内温度变化情况进行分析。相应的得出该系统最佳太阳能集热器最佳安装角度和蓄热水箱大小的优化。对于过渡季节里通过土壤温度变化对地埋管换热器埋深和地埋管换热器安装间距进行了优化，通过模拟得出地埋管集热器最佳埋深和安装间距。在模拟分析过程中还发现蓄热过程中地埋管换热器安装间距对土壤温升的影响要远大于地埋管换热器埋深的影响。所以在研究系统对土壤温度影响时应该倾向于地埋管换

5、热器的安装间距问题。关键词：太阳能—土壤源热泵；模拟优化；蓄热；TRNSYSII摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbsractIIIAbstractInthispapertheShenyangisselectedasexamplecityinthestrictandcoldregions,andwesimulatetheofficebuildingofsolar-groundsourceheatpumpsystemsinthiscity.Becauseintheyearthetotalheatingloadmorethanthetotalcoolingloadofthebui

6、ldinginthestrictandcoldregions.Thisconditionindirectlycausedthegroundheatpumpsystemtotakeheatfromthesoilgreaterthanthesystemexhaustheattoearth.Thisphenomenoncausesthesoiltemperatureisdeclining.Thisproblemwillnotonlyleadtochangesinthesoilenvironmentwillalsoinfluencesoilheatpumpperformance.Asfort

7、hesolarhotwatersystem,whenthesunnyisfinethewaterloadcanmeetpeople'srequirementsandtherewillhaveacertainamountofsolarradiationwillbewasted.Facedwiththiscasethatabundanceofsolarenergyiswastedandsoilneedthequantityofheat,sothatsolara