太阳能—土壤源热泵系统在华北地区应用的模拟研究

【摘要】： 本文针对我国华北地区冬季寒冷需要供暖、夏季炎热需要空调、但全年冷热负荷很不平衡的气候特点,给出了太阳能-土壤源热泵系统的联合运行方案。在冬季,以太阳能为主土壤源为辅进行供暖,夏季由土壤源热泵单独制冷,既避免了冷热负荷不平衡造成土壤温度场逐渐失衡的缺点,又克服了单独太阳能系统满足不了夏季制冷要求的不足。 本文以北京地区一栋别墅建筑为研究对象,采用太阳能-土壤源热泵系统联合运行方案,提出系统在不同环境温度、辐射强度等条件下的多种不同运行工况,在假设系统运行周期内热泵运行的性能和效率等因素相对稳定的基础上,以满足建筑冷热负荷、土壤温度场的基本恢复为目标,建立了太阳能.土壤源热泵系统联合运行的数学模型,对全年运行工况进行了模拟研究。 文中对建筑模型用Dest软件进行全年动态负荷计算,在假定太阳能保证率为60%的情况下,根据当地太阳辐射强度、室外干球温度等因素,对系统中土壤埋管换热器、太阳能集热器以及热泵机组等主要设备进行设计计算。用Matlab语言编制全年动态运行程序,通过模拟计算,得到系统在全年运行过程中,各种工况运行的时间、两种热源承担的负荷、针对不同的环境条件各种工况之间的相互转换以及系统各主要参数在运行过程中的变化情况,说明太阳能-土壤源热泵系统在华北地区及其他冷热负荷不平衡地区的适用性。 本文旨在对太阳能-土壤源热泵系统与实际建筑相结合进行模拟研究,为该系统在华北地区的应用作了初步的探索性研究。文中所介绍的热源设计方法可为将来该系统的工程应用设计提供参考。 【关键词】：太阳能-土壤源热泵 埋管换热器 太阳能集热器 太阳能保证率 土壤温度场
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 目录7-10
• 物理量名称及符号表10-12
• 1 绪论12-17
• 1.1 课题研究的背景和意义12-14
• 1.2 太阳能-土壤源热泵的国内外研究状况14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-17
• 2 太阳能和太阳能集热器17-24
• 2.1 太阳能17-19
• 2.1.1 我国的太阳能资源分布情况17-18
• 2.1.2 太阳能的优缺点18-19
• 2.2 太阳能集热器及其性能分析19-22
• 2.2.1 太阳能集热器的分类19-20
• 2.2.2 平板型太阳能集热器20-21
• 2.2.3 平板太阳能集热器的性能分析21-22
• 2.3 太阳能集热器的控制22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 土壤源热泵和土壤温度场24-35
• 3.1 土壤热源24-25
• 3.1.1 土壤热源的特点24
• 3.1.2 影响土壤温度的因素24-25
• 3.2 土壤源热泵25-26
• 3.3 地下埋管换热器26-30
• 3.3.1 埋管换热器介绍26-27
• 3.3.2 埋管换热器的设计计算27-30
• 3.4 土壤温度场分析30-34
• 3.4.1 控制方程30-31
• 3.4.2 控制方程的离散31-32
• 3.4.3 边界条件的处理32-34
• 3.4.4 初始条件34
• 3.5 本章小结34-35
• 4 建筑全年动态负荷计算35-44
• 4.1 建筑动态负荷计算方法简介35-37
• 4.2 建筑描述37-38
• 4.3 建筑动态负荷计算分析38-43
• 4.4 本章小结43-44
• 5 太阳能-土壤源热泵系统的设计44-51
• 5.1 太阳能-土壤源热泵系统工作原理44-45
• 5.2 热泵机组性能系数的确定45-46
• 5.3 埋管换热器长度的确定46
• 5.4 太阳能集热器面积的确定46-49
• 5.5 储热水箱容积的确定49-50
• 5.6 本章小结50-51
• 6 太阳能-土壤源热泵系统各种运行工况的数学模型51-61
• 6.1 太阳能单热源供热的数学模型51-55
• 6.1.1 太阳能单热源供热工况(一)51-54
• 6.1.2 太阳能单热源供热工况(二)54-55
• 6.2 太阳能-土壤源双热源供热的数学模型55-57
• 6.2.1 太阳能-土壤源双热源热泵供热工况(一)55-56
• 6.2.2 太阳能-土壤源双热源热泵供热工况(二)56-57
• 6.3 土壤源热泵单热源供热的数学模型57-59
• 6.3.1 土壤源单热源热泵供热工况(一)58-59
• 6.3.2 土壤源单热源热泵供热工况(二)59
• 6.4 本章小结59-61
• 7 太阳能-土壤源热泵系统全年运行模拟结果分析61-77
• 7.1 程序编制61-63
• 7.2 模拟结果分析63-70
• 7.2.1 太阳能集热器动态吸热量63-64
• 7.2.2 热泵机组吸热量与耗电量动态分析64-65
• 7.2.3 系统运行结果的统计分析65-68
• 7.2.4 举例分析系统在意天的动态运行情况68-70
• 7.3 土壤温度场分析70-74
• 7.4 系统在负荷不平衡地区的应用评价74-76
• 7.5 本章小结76-77
• 结论77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

浅谈太阳能-土壤源热泵的研究发展    杜伟;李双双;

太阳能—土壤源热泵联合供暖系统的运行模式研究    韩伟;李素芬;代兰花;

北京地区太阳能—土壤源复合式热泵系统应用特性研究    潘玉亮

地埋管土壤温度特征的数值模拟与实验研究    赵静

大连地区太阳能—土壤源热泵系统匹配特性研究    李双双

太阳能—土壤源热泵系统地区适应性评价    周钦涛

公共浴室供热方案能耗比较研究    冯加坤

太阳能—地源热泵复合系统的模拟优化    丁兆磊

太阳能土壤源热泵蓄热过程中的数值模拟    林媛

土壤源热泵地下垂直换热埋管周围非稳态温度场的数值模拟    吕丽霞,李素芬,李亮,东明

太阳能及其辅助热源低温地板辐射采暖的实验研究    齐政新,陆亚俊,石磊

地源热泵、太阳能热泵在建筑中的应用(上)    徐伟

土壤源热泵垂直埋管周围温度场数值模拟    施志钢,于立强

土壤源热泵系统国内外研究状况及其发展前景    杨卫波,董华

太阳能-土壤源热泵系统(SESHPS)及其研究开发    杨卫波,董华,胡军

太阳能辅助供暖的地源热泵经济性分析    曲云霞,方肇洪,张林华,李安桂

建筑环境设计模拟分析软件DeST 第2讲 建筑动态热过程模型    谢晓娜,宋芳婷,燕达,江亿

太阳能-地源热泵与地板辐射空调系统联合运行方式探讨    胡松涛,张莉,王刚

U型垂直地下埋管换热器地源热泵全年实验研究与传热模型    任晓红

高温烟气中水滴非等温蒸发的数值模拟研究    金光;宋兴旺;王华;

关于土源导热性能及探测技术研究的思考    李帅;康景文;于伟强;

陶粒湿屋面隔热效果的测试研究    杨红霞;戴天兴;刘加平;李盛斌;

复合墙体室内温度响应研究    许建柳;

节能多孔砖墙体热工性能的数值计算及应用分析    王晓璐;黄大宇;

地板辐射采暖双向散热系统夏季供冷分析    赫海灵;

陶粒湿屋面传热过程的有限元解法    杨红霞;戴天兴;崔保龙;吴小强;

双层皮玻璃幕墙风口的确定    周传辉;吴银光;陈华良;

含湿多孔介质应用于建筑墙体的制冷性能分析    陈威;张爱国;刘倩;戴青;

沥青和水泥混凝土导热特性研究    张仁义;顾强康;林超群;何培;

汽车空调风道设计及验收方法    王利希;周健;Jimmy Tsang;潘乐燕;

竖直U形地埋管换热器钻孔内热阻计算方法比较    王永菲;陈超;任艳;陈疆;

发展地源热泵 促进节能减排    柳德宝;

太阳能热泵低温地板辐射供暖系统的探讨    李百萍;范晖;孙国田;

某大酒店水源热泵机房设计简介    郑丽娟;

地热能在某酒店工程中的开发利用    田彦法;

毛细管平面辐射空调传热特性的研究    刘学来;李永安;

闭式地表水地源热泵系统的实用分析    李京朋;衣明;黄昕;

空气-空气能量回收装置阻力性能的数值模拟研究    栾卫涛;李永安;

直埋供热管道固定墩热桥能耗分析及节能措施    蔡明庆;刘学来;李永安;

载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究    李佳

有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析    王革

船用燃气轮机排气引射装置性能研究    王忠义

1000MW核电站离心式上充泵水力设计与结构可靠性研究    付强

熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性    左远志

电站锅炉煤粉空气富氧直接点火技术的理论及应用研究    杨建国

气动—柴油混合动力发动机工作过程研究    胡军强

基于力平衡条件下等离子弧焊小孔形状分析    霍玉双

激励喷嘴作用下纱线—气流场特性研究    金玉珍

数控机床高速液压动力卡盘的研究    周城

方钢管混凝土火灾条件下温度场和温度应力研究    赵永梅

直膨式太阳能热泵热水器的模拟分析    张东

带嵌件注塑模具冷却过程的边界元分析    张明飞

扁管管壳式换热器数值模拟研究    罗富强

流量周期性变化流场数值分析    刘广山

强内热源多孔介质条通道流动换热实验技术研究    丁铜伟

孔群喷注噪声理论与实验研究    杨文强

横向来流对等离子点火器点火区域的影响    吴曙亮

中小型LNG船C型独立液货舱支座设计研究    杨青松

基于有限体积法的液滴撞击固体平壁数值模拟    王宗鹏

太阳能建筑    马宁平

太阳能·地源热泵供暖系统在新农村中的应用前景探讨    李国栋;解国珍;梁辰;法晓明;

太阳能-地源热泵组合空调/热水系统的设计与应用    杨睿;韩敏霞;

太阳能建筑发展面临的问题与对策    倪虹

高效节能的绿色空调技术——土壤源热泵    郑江,杨晓梅,杨卫波

地源热泵U型管地下换热器的CFD数值模拟    宋小飞;温治;司俊龙;

增强地源热泵竖直埋管地下换热器换热性能的研究    刘冬生,孙友宏,庄迎春

聚乙烯塑料管材导热系数测试方法探讨    肖汉江,代春芳,崔建华

地源热泵中U型埋管传热过程的数值模拟    杨卫波;施明恒;

太阳能-U形埋管土壤蓄热特性数值模拟与实验验证    杨卫波;施明恒;陈振乾;

评“浅层地热能”的资源观点与评价方法    汪训昌;

地源热泵与太阳能集热器联合供暖系统研究及仿真分析    吴晓寒

严寒地区太阳能-土壤源热泵供暖系统关键设备的优化    陈娜

利用可再生能源的浴室供热方案研究    陆朴荣

热电热泵热水器的研制及热力分析    罗清海

U型垂直地下埋管换热器地源热泵全年实验研究与传热模型    任晓红

太阳能地源热泵式空调系统研究    刘逸

土壤源热泵系统供热工况模拟与实验研究    刘春燕

土壤源热泵型U埋管换热器传热研究    闫晓娜

太阳能供暖系统分析    高金水

太阳能辅助空气源热泵供暖实验和模拟研究    陈雁

洛阳市太阳能低温热水地板辐射采暖的研究    徐玉梅

我国太阳能建筑应用发展现状及发展方向探讨    张逊宝;吴庆辉;宁传科;

太阳能地源热泵复合控制系统设计与实现    程武山;李中彩;

太阳能—土壤源复合热泵系统的构建分析    胡连营;刘洪刚;邵正日;李明洋;

热泵与矿井回风余热回收装置耦合系统的研究    柳延超

地埋管地源热泵工程应用研究    张阳

太阳能—土壤源热泵系统联合运行模式的研究    杨剑峰

多能源耦合系统运行模式的研究与开发    李中彩

地源热泵空调系统的研究开发与应用    刁乃仁,方肇洪,过增元

地源热泵系统防冻液的选择    曲云霞,张林华,方肇洪,李安桂

北方地区应用地源热泵应注意的问题    何雪冰,刘宪英

土壤源热泵的研究    魏先勋,李元旦,林玉鹏,曾光明

地热源热泵地下埋管换热器传热模型的综述    刘宪英,胡鸣明,魏唐棣

效率高、环保效能好的供热制冷装置——地源热泵的开发与利用    高青,于鸣

高效节能的空调—地源热泵    寿青云,陈汝东

供暖用土壤源热泵系统    袁伟峰 ,赵军 ,朱强

套管式地下换热器研究    史新慧,李素芬,卢立宁

土壤源热泵—— 一种节能的中央空调系统冷热源    宋春玲,张国强,张泉,陈在康

土壤源热泵系统分类与特性    宋春玲;张国强;张泉;陈在康;

土壤及其与黄沙混合物导热系数的实验研究    张旭;高晓兵;秦慧敏;陈沛霖;

燃气热水器辐射地板及地源热泵辐射地板试验研究及传热模型    王文

地源热泵地下换热器计算模拟及地上机组节能研究    史新慧

土壤源热泵的发展与研究现状    范萍萍,端木琳,王学龙,尉建中

土壤源热泵运行前后地温特性实验研究    胡志高;袁旭东;

土壤源热泵单元埋管换热器热响应曲线热电比拟分析    曹琦;

土壤源热泵中土壤导热系数测定系统设计    王瑞华;张亚庭;王普;

土壤源热泵系统及工程实践    张立均;

土壤源热泵运行能耗动态模拟分析    陈祖铭;丁力行;罗玉和;

土壤源热泵埋管换热器形式及传热模型的分析    韩春福;丁旭;

浅谈土壤源热泵系统的发展及其应用    法智彤;褚晓丽;

土壤源热泵系统工程的设计与施工    张庆;

土壤源热泵系统热平衡问题探究    张玲;黄奕沄;

土壤源热泵系统的实施前提    马宏权;龙惟定;

南通地区使用土壤源热泵系统设计与施工特点    杨晓宏;

土壤源热泵系统热不平衡解决方案探讨    宋景娜;卢军;隆亚东;阚静;

土壤源热泵系统热平衡问题的探讨    贾亚北;王勇;

北京地区居住建筑太阳能—土壤源热泵系统联合运行的应用分析    潘玉亮;徐伟;

成都地区土壤源热泵发展与应用综述    康景文;李国祥;

土壤源热泵系统的实施前提    马宏权;龙惟定;

土壤源热泵间歇运行对热泵和系统能效比影响的研究    辛岳芝;胡松涛;田郁;王刚;陈茂科;

土壤源热泵的研究与应用    徐亚娟;革非;

我国土壤源热泵的研究现状及应用前景    隋学敏;张旭;官燕玲;

倡导低碳生活 发展清洁能源    别宗望　李刚

天津打造临港新能源旗舰    记者李青

“三宜”之城牵手新能源    本报记者 李建永

世博轴科研课题通过验收    记者 徐敏

舒适节能型住宅异军突起    本报记者 孙蔚

全国建筑业节能减排示范推广项目    通讯员 郑敏威 林军 记者 贺耀堂

天津工大节能减碳 一年少排3万余吨    记者 赵晖

山东德州倾力构筑“太阳之城”    本报记者 王金虎　通讯员 潘全柱 黄山

绿色建筑设计被动先行    吕佳琪

基于动态过程模型的土壤源热泵系统运行优化控制研究    施志钢

土壤源热泵系统全寿命周期内的运行模拟与换热器优化设计研究    张长兴

严寒地区土壤源热泵系统地埋管运行特性研究    白天

严寒地区土壤源热泵系统地埋管运行特性研究    白天

土壤源热泵系统施工阶段质量控制研究    朱渊

土壤源热泵系统的（火用）成本分析方法研究    冯启辉

土壤源热泵系统优化设计研究    赵文思

芜湖地区土壤源热泵系统的适用性研究分析    魏云

复合土壤源热泵系统能耗比较研究    王雷

土壤源热泵系统换热器传热特性影响因素研究与优化设计    宋尚平

严寒地区土壤源热泵系统供暖长期运行性能特性研究    王辉

风力致热—土壤源热泵系统的模拟研究    张永志

酒店类建筑混合式土壤源热泵系统冷却塔控制策略研究    张家骆

混合式土壤源热泵系统循环液不同设计温度的比较与分析    何健