太阳能—地源热泵组合系统地温控制策略研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文太阳能-地源热泵组合系统地温控制策略研究论文作者：张占辉学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：动力工程指导教师：王恩宇职称：教授资助基金项目：河北省自然科学基金项目（E2013202122）教育部留学回国人员科研启动基金项目（2013）天津市科技计划项目（14TXGCCX00010）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofPowerEnginee

2、ringRESEARCHONTHECONTROLSTRATEGYOFSOLAR-GROUNDSOURCEHEATPUMPSYSTEMbyZhangZhanhuiSupervisor:Prof.WangEnyuDecember2016ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofHebeiProvince.No.E2013202122；theScientificResearchFoundationofEducationalMinistryPe

3、opleReturned.No.2013；theConstructionofScienceandTechnologyProjectinTianjinCity.No.14TXGCCX00010.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本

4、人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要开展多种能源的联合使用进行优势互补，是可再生能源利用方式的发展趋势，利用太

5、阳能-地源热泵组合供能系统是实现节能减排的有效模式之一。地埋管地源热泵系统把地下土壤作为取热和排热的场所，其温度场直接影响机组的能耗和系统性能指标，甚至影响到系统的成败。地源热泵系统设计与实际运行往往存在很大差异。本文以实际运行的太阳能-地源热泵组合系统（HSGSHPS）为研究对象，通过分析建筑能耗在线监测数据，得出系统在2012.5-2016.3期间的运行规律，为后续系统的运行提出不同的优化思路：地源热泵子系统（GSHPS）运行参数调节、太阳能辅助地源热泵子系统（SAGSHPS）辅助运行优化及SAGSH

6、PS直供参数调节等。HSGSHPS地温控制策略的研究采用试验测试和数值模拟相结合的方法完成。试验测试过程在2015年供冷季和供热季完成，初步得出了地温控制的运行策略：（1）在满足室内负荷的前提下，在供热工况时，合理降低热泵设定温度或水泵频率，减小取热量，减缓地温的下降速率；供冷工况时，合理提高制冷设定温度或降低水泵频率，减少排热量，抑制地温的上升速率，均使得GSHPS的性能系数提高。（2）采用“间歇运行，辅助补充”的措施，随着SAGSHPS辅助运行时长的增加，HSGSHPS的性能系数增大。（3）在室外环境

7、条件较好时，合理降低集热器的启动温差或直供的启动温度，提高直供时间占比，使土壤温度得到及时恢复，有利于SAGSHPS性能系数的提高。基于TRNSYS软件建立HSGSHPS仿真模型，根据试验数据对模型进行了修正及验证。使得GSHPS和SAGSHPS两个子系统的模拟运行结果与试验运行结果的相对误差在10%以内。在校验正确的模型下给定不同系统运行参数及运行模式进行仿真模拟，通过分析模拟结果并结合试验阶段的初步变化规律，确定了HSGSHPS在不同供能阶段的地温控制策略。HSGSHPS控制策略及正常模式进行长期运行

8、模拟预测，结果表明：在HSGSHPS组合控制策略下，地埋管换热管群（BHE）温度变化平稳，从第1年土壤温度为15.1℃，运行10年后土壤温度仅上升到15.8℃，保证了BHE温度的平衡；同时也解决了SAGSHPS在非供热季末期由于地温接近储热饱和温度而造成的储热效率过低的问题。I关键词:太阳能-地源热泵组合系统运行现状TRNSYS控制策略模拟预测IIABSTRACTItisthedevelopmenttrendofrenewab