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1、第31卷第3期太阳能学报Vol.31,No20ro年3月ACTAENERGIAESOLARISSINICAMar.,2010文章编号:O龙冷侧移场(2010)03-035705太阳能跨季节储热供热系统试验分析王恩宇,齐承英,杨华,张慧川,吕延松(河北工业大学能源与环境工程学院,天津3仪嫩)1)摘要:介绍了一种太阳能一土壤源热泵联合供热系统,对其运行试验数据进行了分析,并对其运行能效比与两种单独由土壤源热泵供热的模式进行了比较土壤温度的变化不仅与取热速率有关,还与地温的自动恢复能力相关该试验建筑所在的土壤条
2、件下地温的恢复能力为30一40MJ/d采用太阳能一土壤源热泵联合系统能效比最高,土壤源热泵单机组双供系统次之,而土壤源热泵单机组单供系统能效比最低太阳能跨季节储热及土壤源热泵联合供热系统适用于热负荷远大于冷负荷的建筑关键词:太阳能储热;跨季节储热;土壤源热泵;供热中图分类号:TK51;TK52文献标识码:A建筑分别采用了3种供热方案:太阳能一土壤源热泵联0引言合供热模式土壤源热泵单机单供模式和土壤源热泵土壤源热泵作为地源热泵的一种,由于其不受单机双供模式其中,太阳能一土壤源热泵模式为主地下水多少及水质
3、高低的限制而在我国得到了广泛要试验模式,另两种模式为对比模式为了比较单土应用川但是,在冷负荷远小于热负荷的建筑中,采壤源热泵系统的实际运行规模对运行性能的影响,采用土壤源热泵空调系统,会使土壤温度逐年降低从用了两种热泵机组,分别带一户和两户供热面积用而出现后期能效比大大降低的困境为了弥补这种户端采用风机盘管,既可以实现冬季供热,也可以实不平衡,需要在冬季增加锅炉供热,或者不使用土壤现夏季制冷的目的但实际上,在农村的冷热需求源热泵系统如果采用太阳能储热与土壤源热泵相中,夏季的制冷需求远小于冬季供热需求
4、在选择机组和太阳集热器面积时,按照冬季负结合,依靠春夏秋三季的太阳能储热来提高地温,荷需求设计农村住宅温度要求一般较低,按照冬不但可以弥补这种不平衡,还可以提高热泵机组的制热能效比,尤其对夏季没有制冷需求的北方地区季最冷温度一9,室内温度为16设计,房间负荷按照供热面积计算约为lowl时按照太阳能供热非常合适世界上(尤其在欧洲)有多个国家开展了保证率20%一30%设计,太阳集热器面积为25耐太阳能跨季节储存供热工程项目,一8,而国内还极3种供热方案的机组选型及供热面积如表1所示少见到本
5、文针对夏季制冷和冬季供热需求相差悬表13种供热方案机组选型及供热面积殊的北方农村别墅式建筑,建立了一套太阳能一土壤毛止le1Theheatp切rnpunittyl犯朋dheating源热泵空调系统,为了与单纯土壤源热泵供热系统~fordl比eheatingschemes进行比较,同时建立了两种单独土壤源热泵的空调系统初建筑供热制热量系统作为对比研究经过2(X)多天的运行试验,得空调模式机组型号/kw投资面积面积/万元/时/衬出了3种供热方案的性能数据,为以后大面积普及太阳能一土壤DMR.O2010.45882
6、1080so使用奠定了一定的实验基础源热泵模式土壤源热泵单DMR-02010.45肠2101供热方案介绍机单供模式土壤源热泵单DMR.O502012.38本项目地址在天津市某郊区农村,对四户别墅式机双供模式收稿日期:2(X)8-08一19基金项目:河北省自然科学基金(咫印8仪D肠3);天津市科技支撑计划项目(07ZCK]巧R刃喇刃)通讯作者:王恩宇(l97任一),男,博士副教授,主要从事燃烧技术可再生能源利用及建筑节能技术等方面的研究wey@hebut.司u.Cn358太阳能学报31卷壤源热泵的空调系统
7、图在试验期间,对四户建筑2示范系统及运行过程室内温度进行了监测,并记录了各用户的热量和电图1为太阳能土壤源热泵空调系统,图2为土量消耗温度传感器膨胀水箱孙!目_图1太阳能一土壤源热泵空调系统Fig.l骊ar-soil~eheatp切旧psytem温度传感器缓冲水箱热泵机组,叼.尸~,.,尸图2土壤源热泵空调系统Fig.2黝il~ehe吐plUnpsystem3期王恩宇等:太阳能跨季节储热供热系统试验分析在太阳能一土壤源热泵供热系统中,太阳能集热水箱同时作为土壤源热泵的供热缓冲水箱为了保证夏季储热的蓄存,
8、地下埋管采用4个井正方形布置,单井深度为50m,井间距为Zm井内换热管为双U形管在非供热时期(2(X)7年7月31一11月13日),太阳集热器获得的热水用于地下储热在供热期(2(X)7年11月13日一2(X)8年2月22日),优先利用太阳能直接供热当太阳集热器热水温度高于40时,直接用于供热;当集热水箱温度低于35时,热泵机组开启,从土壤中取热用于供热如图1中所示,该系统
