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《太阳能与土壤源耦合供暖系统的实验研究-张伟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第32卷第4期太阳能学报Vol.32,No.42011年4月ACTAENERGIAESOLARISSINICAApr.,2011文章编号:0254-0096(2011)04-0496-05太阳能与土壤源耦合供暖系统的实验研究张伟,朱家玲,胡涛(天津大学机械工程学院地热研究培训中心,天津300072)摘要:在分析太阳能、土壤源热泵及联合供热特点的基础上,研究了太阳能热泵独立系统、土壤源耦合热泵系统运行模式的制热性能和节能效果,建立了太阳能蓄能-热泵耦合热泵系统的供暖模式及优化模型。通过采暖季初期的太阳能蓄能、供暖,土壤源热
2、泵独立供暖及太阳能-土壤源耦合热泵供热的实验研究,验证了太阳能-土壤源耦合热泵供暖模式的可行性和经济性,对比了太阳能-土壤源耦合热泵与单独运行土壤源热泵的系统性能。在整个供暖期内,太阳能-土壤源耦合热泵系统热泵机组平均COP为4.33,系统COP为3.98,系统性能优于任一独立系统。对于热泵容量2.5kW的实验机组,供暖系统冬季可节电2100kWh,综合经济效益显著。关键词:太阳能-土壤源耦合系统;蓄能;实验研究;经济性评价+中图分类号:TK511.2文献标识码:A太阳能的间歇性、不稳定性、能流密度低等缺陷,太0引言阳能
3、热泵独立供热系统需要配置很大的集热器面积太阳能-土壤源耦合热泵系统(Solar-Ground和水箱容量,使太阳能热泵的造价偏高[6]。SourceHeatPumpSystem)是将太阳能集热系统耦合太阳能-土壤源热泵耦合系统(SGSGPS)克服了到地源热泵系统中的装置,该装置目前还处于研究单独利用土壤源热泵系统和太阳能热泵系统能效低阶段,将其应用到实际工程中还有很多技术问题需等缺陷,提高了热泵系统的性能。本文通过实验研要解决。太阳能-土壤源热泵系统可实现太阳能热究来评价太阳能-土壤源热泵耦合系统不同运行模泵、土壤源热泵、
4、太阳能-土壤源热泵、太阳能-土壤蓄式下的效率及性能。根据土壤源热泵和太阳能热泵[1,2]能等多种循环模式。的特点,确定太阳能-土壤源热泵耦合系统的供暖模目前对于太阳能—土壤源热泵联合运行方面的式:①在供暖初期和末期的日照时段,用太阳能热泵研究还较少,主要集中在对太阳集热器集热效率、土进行供暖,在太阳能辐射强度不足时,采用太阳能-壤温度场的分布、太阳能利用系数、经济性等方面的[3～5]土壤联合供暖模式进行供暖,夜间或阴雨天采用土研究。本文通过实验研究分析太阳能-土壤源耦壤源热泵模式供暖;②在供暖中期,天气晴好的白合热泵系统
5、不同运行模式的制热性能和节能效果,天,采用太阳能-土壤联合供暖,雨雪天采用土壤源优化了太阳能蓄能-热泵耦合热泵系统的供暖模式,热泵模式供暖。通过与其它形式热泵的对比,验证了太阳能-土壤源耦合热泵供暖模式的可行性和经济性。2系统和方案1太阳能-土壤源热泵耦合供暖系统2.1实验台结构设计运行模式实验台主体部分包括:①钻孔四眼,深度均为土壤源热泵和太阳能热泵具有很多优点,但也100m,其中两眼孔内换热器类型为双U型,另外两都存在一定缺陷。对于冬季寒冷且热负荷大的地眼土壤换热器类型为单U型,土壤换热器材料采用区,单独利用土壤源热
6、泵系统,会造成冬季取热过剩PE(聚乙烯),埋管内径为25mm,外径32mm;②热泵而使地下土壤温度逐年降低,影响热泵的效率;由于机组一台,额定制冷量为9.272kW,输入功率为收稿日期:2009-12-01通讯作者:朱家玲(1954—),女,教授,主要从事地热能、太阳能等新能源利用方面的研究。zhujl@tju.edu.cn4期张伟等:太阳能与土壤源耦合供暖系统的实验研究49733.37kW,性能系数为2.75,活塞排量为10.52mh;③在地埋管进出口、集水器和分水器、太阳能进出2全玻璃真空管太阳集热器12m;④蓄热水
7、箱两台,口以及风机盘管供回水处均布置三线铂电阻,在冷3容积均为1m;⑤容量为10t的冷却塔及板式换热器凝器以及蒸发器供回水处分别设置E型热电偶,用各一台;⑥末端70W风机盘管若干组;⑦变频泵3来测量水温,数据采集装置采用安捷伦34970A数据台,其中一台作为冷却塔循环水泵,一台作为用户侧采集器。循环水泵,一台作为土壤换热器和太阳能系统循环2.2.2流量测定的原则及布置水泵;⑧球阀若干,主要用于调节系统循环模式。管由于井下换热器管径己经确定,介质的流速就道连接采用PPR管熔接,循环介质为水。供热房间成为影响流量的决定因素。
8、换热介质流速的大小,2面积227m,供暖负荷11.35kW。太阳能-土壤源热不仅直接影响换热效果,还影响循环泵的扬程、流量泵系统工艺流程如图1,主要实验装置见图2、图3。和功率的配置。因此,选择合适的流量是确保换热器换热性能良好的关键。为准确测定流量对换热效果的影响程度、系统运行效果及最经济流量,本实验系统设置4台电
