铁路站房太阳能—双热源热泵供暖系统研究

【摘要】：太阳能和热泵联合使用是一种利用低温可再生能源,节能环保的供暖系统,是我国近几年来新兴的有效降低建筑能耗技术之一。结合国内外太阳能热泵供暖系统研究成果,本文给出一种改进型的太阳能-双热源热泵联合供暖系统,即可利用蓄热水箱热水作为热泵的低温热源,也可提取室外空气热量,同时设置大小两个蓄热水箱,将直接供热用热水和热泵的水源蒸发器用热水分隔开来。通过研究此种系统在铁路站房运行特性并优化系统配置,也为今后同类工程供暖设计提供新思路和理论参考。根据某铁路站房实际建筑模型,基于TRNSYS软件,建立太阳能-双热源热泵联合供暖系统计算仿真模型。研究表明,双热源热泵供热性能明显优于空气源热泵,系统配置双热源热泵可有效降低系统能耗,提高系统能效比。系统设置两个蓄热水箱,相较于单水箱提高了系统集热性能和太阳能总供热量。对于系统整体来说,根据典型天和整个供暖季气象数据得到,标准天期间系统集热效率和太阳能保证率分别为52.40%和77.92%,超过一半以上建筑热需求可由太阳能提供；最冷天期间系统集热效率和太阳能保证率可达到41.73%和36.64%；供暖季系统太阳能保证率为48.69%。此外,本文还分析了太阳能-双热源热泵联合供暖系统中集热单元、蓄热单元、辅热单元对热泵机组性能的影响,通过建立不同目标函数,优化了集热器安装倾角、集热面积、蓄热水箱容积以及热泵中空气源侧开启时间的配置。优化后系统增加了太阳能保证率和能效比,降低了总能耗,提高了系统的节能性和经济性。 【关键词】：铁路站房 太阳能 双热源热泵 TRNSYS仿真
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU832;TU18
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 课题的提出10-11
• 1.3 太阳能热泵供暖研究现状11-13
• 1.3.1 国外发展现状11-12
• 1.3.2 国内研究现状12-13
• 1.4 主要研究内容13-15
• 第2章 太阳能-双热源热泵供暖系统数学模型15-23
• 2.1 太阳能集热单元数学模型15-17
• 2.1.1 太阳能辐照量15-16
• 2.1.2 平板型集热器的数学模型16-17
• 2.2 太阳能蓄热单元数学模型17-19
• 2.3 太阳能辅热单元数学模型19-23
• 第3章 太阳能-双热源热泵供暖系统TRNSYS仿真模型23-35
• 3.1 工程实例23-24
• 3.2 建筑负荷计算24-26
• 3.2.1 松潘地区气象数据24
• 3.2.2 建筑负荷计算模型24-26
• 3.3 系统形式确定26-27
• 3.4 系统仿真模型27-34
• 3.4.1 系统结构参数27-29
• 3.4.2 系统启停控制条件29-30
• 3.4.3 系统运行模式设定30-33
• 3.4.4 仿真模型建立33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 太阳能-双热源热泵供暖系统运行特性研究35-52
• 4.1 典型天系统运行分析35-39
• 4.1.1 标准天运行分析35-38
• 4.1.2 最冷天运行分析38-39
• 4.2 供暖季变热泵形式系统性能分析39-43
• 4.2.1 不同热泵形式机组性能分析40-41
• 4.2.2 不同热泵形式系统性能分析41-43
• 4.3 供暖季变水箱配置系统性能分析43-48
• 4.3.1 单双水箱对系统集热性能影响44-46
• 4.3.2 单双水箱对系统太阳能供热量影响46-48
• 4.4 供暖季系统运行分析48-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 太阳能-双热源热泵供暖系统性能优化研究52-69
• 5.1 集热单元性能优化分析52-58
• 5.1.1 集热器倾角对吸收太阳辐射量影响52-53
• 5.1.2 集热面积对热泵机组性能影响53-56
• 5.1.3 综合效率最大原则的集热面积优化56-58
• 5.2 蓄热单元性能优化分析58-65
• 5.2.1 水箱容积对热泵机组性能的影响58-63
• 5.2.2 供热量最大原则的水箱容积优化63-65
• 5.3 辅热单元性能优化分析65-66
• 5.4 优化后系统运行对比66-68
• 5.5 本章小结68-69
• 结论与展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 附录74-77
• 攻读硕士学位期间发表论文和科研成果77

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