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西北地区热泵水蓄热复合供热系统优化配置研究

专业：土木水利

硕士生：孔会姣

指导教师：何大四副教授

潘玉勤教授级高工

摘要

为解决我国西北地区燃煤供热导致的环境问题，高效节能、使用灵活的空气源热泵

供热得到了广泛应用。然而，空气源热泵存在低温适应性和结除霜的应用难题。空气源

热泵与水蓄热相复合的供热系统，较为有效地破解了单一空气源热泵供热存在的问题，

在该地区表现出良好的发展前景。目前，热泵水蓄热复合供热系统存在系统配置缺乏依

据、运行策略不合理、与实际建筑负荷不匹配而造成能源浪费经济性欠佳的问题，本文

针对这一问题，以费用年值为目标函数进行分析，寻找最佳热源配置比从而达到经济性、

节能性和环境效益的平衡。本文的研究思路与结论如下：

（1）以库尔勒市尉犁县供热面积为12万m2的鸿雁站为研究对象，进行现场调研

确定住宅及商业区域的典型建筑，并根据目前现有建筑确定不同节能率下建筑的比例，

同时使用Meteonorm软件分析了库尔勒市地区的气象参数，通过TRNSYS软件对鸿雁

换热站供暖区域进行逐时热负荷模拟，计算全年最大热负荷及累计热负荷等信息，经计

算供热季最大热负荷为7258.7kW，年累计热负荷为7537957.2kW·h，为后续供热系统的

运行和优化研究提供了必要的参数。

（2）在TRNSYS平台搭建空气源热泵基础模型并验证其合理性。构建运行策略，

在TRNSYS平台进行空气源热泵供热系统、水蓄热电锅炉供热系统以及空气源热泵水

蓄热复合供热系统的搭建与仿真。

（3）通过引入供热系统蓄热比和热源配置比的概念，将费用年值作为目标函数进

行供热系统优化研究。将建筑基础参数设置在搭建好的模型当中，计算出水蓄热电锅炉

供热系统以及空气源热泵水蓄热复合供热系统的能耗值与费用值，分析蓄热比、分时电

价、热源配置比对供热系统经济性产生的影响。同时分析了两种热源方案的环境效益。

经分析水蓄热电锅炉供热系统存在使得年度费用值最小的最佳蓄热比，鸿雁站供热区域

最佳蓄热比为0.67，费用值最小为202.4万元。平电价对供热系统的最佳蓄热比影响显

著，且平电价变化越大影响越明显，而峰电价对其影响极其微小。对于空气源热泵水蓄

热复合供热系统，当蓄热比为0.5，热泵配置比为0.4时，本供热区域存在最小的年度费

用值168.5万元。综合考虑经济性、节能性以及环境效益，结果表明空气源热泵水蓄热

复合供热系统效益最佳。

通过对空气源热泵水蓄热复合供热系统热源配置的研究分析，为该系统在我国西北

地区的实际应用提供参考。

关键词：空气源热泵；蓄热；供热系统；年度费用值；热源配置比

项目来源：新疆尉犁县供热管网改造提升建设项目。

Researchonoptimalconfigurationofheatpumpwaterstorage

compoundheatingsysteminNorthwestChina

Major:Civilengineeringandwater

conservancy

StudentName:KongHuijiao

Supervisor:AssociateprofessorHeDasi

professor-levelseniorengineer

PanYuqin

Abstract

Inordertosolvetheenvir