太阳能多能互补平衡方式及选型计算-新能源.PDF

太阳能多能互补平衡方式及选型计算 链接：/tech/81048.html 来源：中国太阳能产业资讯网 太阳能多能互补平衡方式及选型计算 摘要：本文通过空调冷热负荷分析，对基于低温平衡的技术方法进行分析，提出解决措施并针对性地进行举例计算 ，特别是太阳能跨季节储能的集热器面积计算，多能互补设计需求。 0前言 地源热泵因其自身特点而有其适用的最佳地域范围，即夏热冬冷且冬夏冷热负荷相当的地区。在寒冷地区由于其冬 季供热负荷大于夏季供冷负荷，造成热泵从地下土壤吸热量大于夏季向土壤的排热量，土壤温度逐渐降低，造成冬季 使用时地源热泵机组蒸发温度降低，系统供热量下降，耗能功率上升，供热系数COP降低，一般情况下，土壤温度降 低1℃，会使制取同样热量的能耗增加3%～4%。同理，对于南方地区，由于夏季空调冷负荷大于冬季供暖负荷，地下 土壤的温度越来越高，机组的冷凝温度提高，制冷量减少，耗能功率上升。因此，维持地源热泵地下埋管换热器系统 的吸、排热平衡是地源热泵系统正常、高效运行的可靠保证。 对于水平埋管地源热泵，由于水平管埋深浅，可以与地面进行充分地热交换，因此不存在地下土壤的热平衡问题。 对于垂直埋管，如果热平衡性相差较大，可以采取辅助加热（或冷却）方式，（混合式地源热泵系统）。对于南方地 区，夏季炎热、冬季暖和，则系统运行时夏季排热量远大于冬季吸热量，为保证地源热泵系统长期稳定运行，可采用 加冷却塔方式辅助散热。对于北方地区，冬季寒冷、夏季温度适宜，则系统运行时，冬季吸热量远大于夏季排热量， 因此为保证地源热泵系统长期稳定运行，可与其他能源相结合（如太阳能、生产生活废热、锅炉等）。 1夏季排热量大于冬季吸热量 对于夏季排热量大于冬季吸热量的南方地区，最常用的方法是采用带有冷却塔的辅助散热系统或采用热回收方式。 1.1冷却塔应用 冷却塔－土壤源热泵系统原理如图1所示。 选型计算实例： 太阳能多能互补平衡方式及选型计算 链接：/tech/81048.html 来源：中国太阳能产业资讯网 W/m2，则总冷负荷为2196kW，总热负荷为1555kW。 地埋管式换热器是地源热泵系统设计的重点。地源热泵地下换热器所处位置是在地壳中的浅层地表土壤中。土壤类 型、热性能、热传导、密度、湿度等对地源热泵系统的性能影响较大。需根据该项目的实际情况，计算单位管长的换 热器能力。具体设计步骤如下： 1.1.1地埋管换热器最大换热量 地埋管换热量分别是指夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤中吸收的热量。根据如下公式计算土壤换热器的换热量 即系统夏季最大总排热量为2635kW，冬季最大总吸热量为1210kW。 1.1.2竖井埋管管长 单位管长换热量与地质结构成分有密切关系，各地质层传热性能有差异，建立模型计算比较困难，而且也存在一定 误差，根据北京威乐项目的工程经验来计算单位管长换热量，单位孔深排热量56W/m，单位孔深吸热量34W/m。（ 单位换热量根据该项目岩土热响应测试后的实际情况调整）。 按排热量计算地埋管的长度，计算公式如下： 太阳能多能互补平衡方式及选型计算 链接：/tech/81048.html 来源：中国太阳能产业资讯网 则本项目室外地埋管总设计竖井数为360口。 1.1.4竖井间距 本项目埋管孔径约120mm~150mm，下管深度100m，立管采用DE25的HDPE高密度聚乙烯双U 管。根据工程经验， 设计井间距为5m，既能满足换热需求，又能节省埋管空间。地埋管换热器管路连接方式结合串联和并联两种方式比 较，本工程选用并联换热器连接方式。 1.1.5冷水主机选择 系统冷负荷为2196kW，热负荷为1555kW；选择2 台制冷量为310RT（1090kW）的螺杆式地源热泵冷水主机，冷水主机型号为RTHD-D1。 太阳能多能互补平衡方式及选型计算 链接：/tech/81048.html 来源：中国太阳能产业资讯网 1.1.6冷却塔选择 辅助冷却塔采用闭式冷却塔，剩