石惠娴 徐得天 朱洪光 张亚雷 孟祥真 郭长城

(1.同济大学新农村发展研究院， 上海 200092; 2.同济大学国家设施农业工程技术研究中心， 上海 200092)

太阳能-地源热泵式沼气工程加温系统TRNSYS模拟

石惠娴1徐得天1朱洪光2张亚雷2孟祥真2郭长城2

(1.同济大学新农村发展研究院， 上海 200092; 2.同济大学国家设施农业工程技术研究中心， 上海 200092)

利用TRNSYS软件对太阳能-地源热泵式沼气工程加温系统进行仿真模拟，得出该系统某一典型天和全年能量利用效果：在冬季最冷的典型一天，总供热包括热泵耗电量、水泵耗电量、地埋管和集热器总集热量共225.52 MJ/d；总耗热包括沼气池维护结构散热和加温料液负荷共208.57 MJ/d。除去无供热效果的水泵耗电部分，能量输入和沼气池热负荷基本趋于平衡；系统全年共消耗热量46 657.32 MJ，可再生能源(太阳能和地热能)提供74%；其中，太阳能热利用贡献63%，地热能贡献37%，表明该加温系统可高效利用可再生能源。系统全年向地下蓄热总量为7 630.99 MJ，吸热总量为12 954.81 MJ，蓄热量虽不能完全满足供热量的需求，但可以在一定程度上缓解土壤的冷热失衡。

沼气工程； 加温系统； 太阳能-地源热泵式； 能耗； TRNSYS模拟

引言

太阳能-地源热泵式供能系统广泛应用于建筑[1-6]、温室[7-9]及沼气工程[10-12]等领域，但通过工程试验测试手段评估这些实际供能工程能量利用效果耗时耗力耗财，因此很多研究者借助数值方法和TRNSYS软件进行仿真模拟研究[13-14]。

图1 太阳能-地源热泵式沼气池加温系统Fig.1 Heating system of integrated solar and ground source heat pump for biogas digester

TRNSYS(Transient system simulation program)为系统模拟程序，主要利用Simulation Studio、TRNEdit和TRNSed、TRNBuild、TRNOPT等模块，搭建模拟平台。……