271-济南某别墅太阳能—空气源热泵复合供暖分析.pdfVIP

济南某别墅太阳能—空气源热泵 复合供暖分析 1 1 1 2 2 卞峰 梁慧媛 牛蔚然 邵珠坤 刁乃仁 (1. 国网山东节能服务有限公司； 2.山东建筑大学热能工程学院，山东 济南 250000) 摘 要：建立了济南某节能别墅型住宅建筑太阳能-空气源热泵供暖系统。利用 Dest 软件进行了逐时热负荷分析计算，利用Trnsys 软件对太阳能-空气源热泵系统进行了建模和 模拟，并与单独空气源热泵供暖系统进行了比较。结果表明：复合能源系统的COP 值达到5 以上，年运行费用较单独空气源热泵供暖系统均有所降低，有利于环保节能。 关键词：复合能源系统；节能环保；COP 0 引言 我国太阳能资源较为丰富，全国有三分之二以上的地区每年太阳福射量都高5000MJ/m2 于以上，年日照时间在3000-3300 小时之间。 太阳能是一种可再生能源，与常规能源相化，太阳能具有以下优点第一，含量丰富。到 目前为止太阳仅消耗了自身能量的2% ，因此太阳能几乎可灿巧是取之不厚、用之不竭的。 第二，方便获取。太阳能可就地开发－因此不存在运输问题，对交通不发达的进远地区利用 价值尤为突出。第三，清洁、无污染。太阳能在开发和利用的过程中不会产生废渣、废水、 废气，不会对生态环境造成破坏。 与此同时，太阳能的巧用也存在一些不足之处：第一，能流密度较低。地面上每平方米 的面积所接受的太阳能只有 1000w 左右，因此太阳能热水系统中需要较大的集热器采光面 积才能满足使用要求，増加了系统成本。第二，间断性和不稳定性。由于受到地理缔度、海 拔高度、季节更替、昼夜和阴雨天等因素的影响，太阳能热水系统必须増加辅助加热装置， 才能保证系统的连续运行。 热泵系是一种能够通过消耗少量电能将热量从低温热源转移到高温热源的装置，具有高 [1] 效节能的特点。但空气源热泵供暖系统在冬季使用时对环境温度有一定的要求 。 根据太阳能热水系统自身的优势和缺陷，利用空气源热泵的特点作为辅助加热，有机的 结合两个系统，组成太阳能辅助空气源热泵供暖系统。作为辅助加热的空气源热菜热水系统 可以弥补太阳能热水供暖系统的缺陷，既克服了太阳能间歇性、不稳定的缺陷，延长了太阳 能采暖的使用时间，又弥补了空气源热泉在寒冷季节效率问题的不足，因此能够实现有效、 作者信息:邵珠坤, 研究生，山东建筑大学，济南市临港开发区凤鸣路1000 号； 邮编:250101；邮箱: 1182874291@,电话 全天候运行，这对降低能源消耗，满足建筑节能、环保具有重要意义。 1.太阳能-空气源热泵的组成及工作原理 图1 太阳能-空气源热泵供暖系统图 根据太阳能集热器中工作介质的不同，太阳能热泵系统可分为两大类：直膨胀式太阳 能热泵供暖系统和非直接膨胀式太阳能热泵供暖系统。按照集热循环和热泵循环的连接方式 的不同，非直接膨胀式太阳能热泵供暖系统，分为以下几种结构形式：串联式、并联式和双 热源式等[2] 。本文采用并联的方式。 图1 是太阳能-空气源热泵供暖系统图。太阳能-空气源热泵供暖系统主要有三部分组成： （1）太阳能集热供暖系统；（2 ）空气源热泵供暖系统；（3 ）末端用户。太阳能集热系统主 要太阳能集热器、循环泵、蓄热水箱；空气源热泵系统主要包括冷凝器、压缩机、蒸发器、 循环水泵、蓄热水箱等；末端用户主要包括地板辐射采暖等。 太阳能-空气源热泵系统的运行模式主要包括： （1）在太阳辐射条件较好、建筑的热负荷较小的情况下，此时仅仅依靠太阳能集热供 暖系统就能用户的供暖需求，不开启空气源热泵供暖系统。系统中的水流经太阳能集热器后 流入到蓄热水箱中，换热结束后流回到太阳能集热器中进行加热。 （2 ）在太阳辐射条件较差的情况下，这时仅仅依靠太阳能集热供暖系统不能满足用户 侧的供暖要求，此时开启空气源热泵系统，太阳能供暖系统和空气源热泵系统联合运行为用 户侧供暖。 （3 ）在没有太阳辐射的条件下，例如夜间、阴雨天气等，关闭太阳能集热系