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1、第41卷第1期Vol.41，No.12015年2月SichuanBuildingMaterialsFebruary，2015新型太阳能地源热泵耦合系统的设计与优化孙康(安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南232001)摘要:系统中太阳能集热系统可以实现季节性蓄热,温度场提供了恢复期,而且最大限度地利用了可再生能源蓄热水箱冬季可高品质供暖,夏季采用“降膜法换热”原太阳能。理实现高效制冷。新型太阳能地源热泵耦合系统使地源热夏季,系统通过室内机将空气中的热量送入热泵机组泵系统间歇运行,有利于恢复地下温度
2、场,增加地埋管的进行热交换,在热泵机组蒸发器中通过冷冻水吸热,用于寿命,提高地源热泵工作效率和使用年限。实验研究表明室内制冷;冷凝器中通过冷却水交换热量产生热水送入分该系统具有明显的减能减排和经济效益,为后续太阳能、水器,部分冷凝热通过太阳能系统中的蓄热水箱来回收利地源热泵的研究与发展提供了依据。用,水箱为蒸发式冷凝器,通过换热盘管上的水膜蒸发以关键词:地源热泵;蓄热水箱;高效制冷;节能减排相变的方式带走冷凝热,产生的冷却水进入集水器,同时中图分类号:TK519/TK529文献标志码:B遗留在水
3、箱内部的循环水将通过显热吸热的方式升温至40文章编号:1672-4011(2015)01-0089-03℃左右,产生的热水可以为居民提供生活热水,用掉的水DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2015.01.043可以通过在蓄热水箱的下部设置由浮球阀控制的补水装置及时有效地补充,这比较适合于新建宾馆、酒店、商住楼0前言等有热水需要的公共建筑;另一部分冷凝热则通过地埋管换热器进行热交换,由此形成的冷却水通过集水器又回到人类赖以生存的环境日益遭到破坏,能源紧缺、环境热泵机组,至此
4、完成制冷循环。污染,严重地影响了我国乃至世界的发展。近年来寻找新冬季,其供热模式主要有三种:①在太阳能强度满足兴替代能源无论从经济角度,还是国家战略角度而言,已要求时,单独使用太阳能系统来运行,蓄热水箱内,进风经刻不容缓。口封闭,箱体保温,上部风机停机,供应热水(蓄热水箱内自GB50366-2005《地源热泵系统工程技术规范》实施[1]换热管置于热水内)。一部分热水可作为空调器蒸发器的热以来,地源热泵在我国取得了健康快速的发展和应用。源,另一部分作为生活热水;②地源热泵系统与太阳能系然而,地源热
5、泵系统在长期使用过程中会从地下过多地取统并联或串联运行,采用太阳能蓄热水箱和地下埋管通过热或向地下过多地散热,造成地下温度场的波动,降低机[2]热管换热器并联,室内机则完成室内供热,在蓄热水箱内组的COP值,增加系统的能耗。本文提出蓄热型太阳能设置温度传感器,以此来控制生活热水的最低需求温度,地源热泵系统的设计方案。该方案克服了地源热泵系统或这样可以实现室内供热时热水也正常供应;③在连续长期太阳能热泵系统单独运行时能效低等缺陷,提高了地源热[3]阴雨天时单独使用地源热泵系统供暖,该系统机组热源则
6、泵系统的工作性能,实现系统的优化,增加对可再生能为地下埋管换热器,通过埋管换热器与蓄热水箱串联来实源的利用率。现生活热水的供应。1系统设计2系统实验研究如图1所示,本新型系统由地源热泵机组、蓄热水箱、为了对新系统进行实验研究,在徐州地区设计并建立一太阳能集热器、地埋管换热器、控制和采集系统、冷热水[4]套实验系统,选择徐州市植物园地源热泵施工现场实验室作循环系统和室内机等部分组成。2为本系统实验的模拟房间。该房间的面积为20m。夏季平集2太阳能集水泵水均日(取6、7、8月的平均值)太阳辐射量为1
7、5．52MJ/m,热器器冬季平均日(取12、1、2月的平均值)太阳辐射量为7．682[5]2MJ/m。徐州地区,单位总建筑冷负荷取90W/m,单位热泵机组2蓄热水箱总建筑热负荷取80W/m。则夏季空调冷负荷为:Q0=20×90=1．8kW;冬季热负荷为:Q=20×80=1．6kW。供热水0为了较好地与常规空气源热泵空调进行性能比较,夏风机盘管季制冷量取Φ=3．5kW,冬季供热量取Φ=3．5×(1+00热管换热器10%)=3．85kW进行设计概算。建成的实验装置部分实物如图2~3所示。实验井埋管参
8、数如表1所示。埋管换热器分水器图1蓄热太阳能地源热泵耦合系统原理图本系统适合全年使用,冬季和夏季适用于空调和热水供应,过渡季节可以供应热水,并将多余能量以热能的形式存储于太阳能蓄水箱内,作为冬季供暖或热水供应。在系统工作时,优先使用蓄热型太阳能系统,这不仅为土壤作者简介:孙康(1988-),男,安徽涡阳人,在读硕士研究生,主要研究方向:岩土工程。图2超声波流量计图3蓄热水箱及连接管路·89·Vol.41，No.1第41卷第1期February，2015SichuanBuildingMateria
