太阳能-污水源热泵耦合系统运行模拟研究

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1、太阳能-污水源热泵耦合系统运行模拟研究SimulationandAnalysisofSolar-AssistSewageSourceHeatPumpCouplingSystemOperatingCharacteristics研究生：白冰指导教师：王宏伟教授学科专业：供热、供燃气、通风及空调工程二〇一六年三月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文太阳能-污水源热泵耦合系统运行模拟研究作者姓名：白冰入学年份：2013年9月指导教师：王宏伟教授学科专业：供热、供燃气、申请学位：工学硕士通风及空调工程所在单位：市政与环境工程学院论文提交日期：2016年

2、3月论文答辩日期：2016年3月学位授予日期：2016年3月答辩委员会主席：冯国会答辩委员会组成：冯国会朴芬淑王岳人赵玉华李亚峰论文评阅人：冯国会王岳人声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：2016年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关

3、部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机构）可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限□半年□一年□一年半□两年□作者签名：导师签名：日期：2016年3月日期：2016年3月硕士研究生学位论文摘要I摘要能源问题日趋严峻，以及环保意识的逐渐增强，可再生能源的高效利用已成为解决能源问题的重要途径。太阳能同其他常规能源比较而言，其供给量非常之大，然而因为受到天气、季节等诸多因素影响，使其

4、具有不稳定性的特点；污水源热泵具有环保效益显著、高效节能、运行稳定可靠等优点；本课题针对当前对可再生能源的研究以及合理回收利用城市污水，将太阳能与污水源热泵系统进行耦合模拟计算，对其运行特性进行了研究。本课题以沈阳市沈水湾污水处理中心处理的的污水为热泵机组的低温热源，以污水处理厂附近某住宅建筑为研究对象，在冬季用太阳能-污水源热泵耦合系统为建筑供热，当太阳能集热系统能满足供热要求时，太阳能集热系统单独供热；当太阳能集热系统达不到供热要求，但能够满足蓄热要求，太阳能集热系统与污水源热泵系统联合运行供热；当太阳能集热系统达不到蓄热要求时，关闭太阳能集热系统，单独运行污

5、水源热泵系统供热。本文利用DeST软件对建筑进行全年动态负荷模拟和分析；应用TRNSYS软件分别建立太阳能-污水源热泵耦合系统和单一污水源热泵系统仿真模型，对系统各设备能耗、热泵机组的COP值进行模拟计算，并对两系统进行比较分析；同时将两系统和热网集中供热系统在能耗、经济性以及环境效益方面进行比较分析，进一步探求太阳能-污水源热泵耦合系统应用的可行性。在能耗方面，太阳能-污水源热泵耦合系统供热期的能耗为71733kwh，单一污水源热泵系统运行供热期的能耗114794.05kwh，以单一污水源热泵系统总能耗为100%，太阳能-污水源热泵耦合系统的累计总能耗占单一污水

6、源热泵系统的62.5%，节能37.5%。将能耗折算成标准煤量，同热网集中供热系统比较，太阳能-污水源热泵耦合系统供热期总的标准煤耗量为28.98t,单一污水源热泵系统总的标准煤耗量为46.27t,热网集中供热系统总的标准煤耗量为59.73t。相比于热网集中供热系统，太阳能-污水源热泵耦合系统节能51.5%；单一污水源热泵系统节能22.6%。太阳能-污水源热泵耦合系统在节能方面，优势很明显。在运行效率方面，太阳能-污水源热泵耦合系统在冬季供暖期间热泵COP为3.5~4，供暖期热泵机组性能稳定。而单一污水源热泵机组在冬季供热期间，热泵机组供热初期（11月）和末期（3月

7、）COP值较低并且运行不稳定，波动幅度略大，最大值4.5，最低值2.4；在12月中旬至2月末的供热期间，建筑热负荷达到较大，污水源热泵机组承载负荷较大，运行较为稳定。由此可见太阳能-污水源热泵耦合系统比污水源热泵系统运行更加稳定。在经济性方面，太阳能-污水源热泵耦合系统相对于单一污水源热泵系统以及热网集中供热系统费用年值略大，其原因为太阳能集热系统中真空管集热器的造价高，同时由于真空管的投资高限制了其自身的发展，这种现象会随着新型集热技术的发展和真空管集热器的批量生产以及政府的支持有所改观。在环境效益方面，通过与热网集中供热系统比较，太阳能-污水源热泵耦合系统减少

8、46029