严寒地区太阳能辅助土壤源热泵系统匹配优化研究
2021-01-08
流体机械 2020年12期
关键词:系统
(哈尔滨商业大学 能源与建筑工程学院,哈尔滨 150028)
0 引言
随着经济的发展,人们对于建筑内环境舒适性的标准也在提高,致使用在建筑供能的一次能源消耗量与日俱增[1]。针对这一现状,有学者提出采用土壤源热泵系统供能的清洁能源利用方式,但将其应用在供暖需求大、土壤平均温度偏低的严寒地区将导致严重的依靠土壤自身无法恢复的热失衡问题[2],从而系统无法长期高效运行[3]。为此将太阳能作为辅助热源引入到土壤源热泵系统中,以期解决土壤热失衡问题成为中外学者的研究热点[4-5]。
近年来,相关学者将太阳能辅助土壤源热泵系统与传统供暖系统进行了比较,发现该系统运行成本较低[6],但初投资较大[7],而太阳能集热器是导致系统初投资较大的主要因素[8]。同时,部分学者对系统运行模式及控制策略等方面开展了研究[9]。另外,Mohammad 等[10]通过模拟得出太阳能辅助土壤源热泵系统、土壤源热泵系统冬季热泵机组COP最高分别可达6.2,4.6。但由于该耦合系统在严寒地区的实际工程案例较少,加之试验成本较高,故通过试验的方法优化系统中集热器面积的研究较少,这也是其未在严寒地区推广应用的重要因素之一。
鉴于此,本文以哈尔滨松北区某太阳能辅助土壤源热泵系统为研究对象,自行搭建热泵试验台,采用TRNSYS软件按照试验台设计参数搭建系统模型,利用实测数据验证模型可靠性,并以土壤热失衡率不超过1%为评价标准确定相对最优集热器面积,进而得出适用于本文研究对象的集热器面积与换热器长度的关系。……
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