太阳能跨季节蓄热供暖系统的运行性能及优化研究.pdf

山东建筑大学硕士学位论文 摘要 针对当下能源的匮乏、气候的恶化，国家能源的枯竭都时刻的给人类敲响警钟。面 对这种情况世界各国的专家学者们致力于推广和研究可再生能源。太阳能跨季节蓄热的 供暖方式是一种能充分利用太阳能、提高太阳能利用率的方式，但是由于技术的难点以 及前期投资费用大，本文利用TRNSYS 软件搭建了太阳能跨季节蓄热的供暖模型，并分 析了该系统在山东省济南市的运行性能，通过优化控制方案来对已搭建好的系统进行优 化。 介绍当下世界能源的现状，指出可再生资源 太阳能开发利用的趋势，介绍了现阶段- 相关学者的研究方向和研究内容，然后指出了本文的研究方向。通过分析山东省济南市 的太阳能资源、气候条件以及土壤特性，证明了太阳能跨季节蓄热供暖系统在该地区的 可行性。 文章是以蓄热水箱来蓄热，板式集热器来集热，空气源热泵来辅助供暖。以山东省 18 TRNSYS SimulationStudio 济南市的 层住宅楼作为研究对象，使用 模拟软件中的 对 建筑进行逐时热负荷的模拟，得出热负荷为352kW，热指标为 29.3W/m2，一方面用该 负荷为基础确定系统各个部件的选型，另一方面逐时热负荷将直接运用到后面利用 TRNSYS 搭建的仿真模型。分析实验工况，将实验工况的参数输入到模型中，对模型进 行模拟，并分析模拟结果，分析误差原因，验证了系统准确性。 对研究案例进行运行性能的模拟和分析，研究表明：在蓄热水箱的容积和集热器的 1800L/m2 789.75m2 93 面积比为 ，集热器的面积为 情况下，系统蓄热水箱的最高温度为 ℃， 4 4 且蓄热水箱温度变化趋势稳定；蓄热量和集热效率最高的月份为 月，水箱热损失在 月份最大；12000m2 供暖面积的住宅楼，系统运行一个供暖周期的能耗量为 179457.82kW·h COP 3.03 ，综合一个供暖季系统 为 。 在集热器面积以及蓄热水箱容积一定的情况下，从系统控制方案入手，优化分析出： 6 集热器出水温度与蓄热水箱底部温度的差值在 ℃时，系统的能量消耗最少，为 177341.47kW h 2116.35kW h COP 3.07 ·，节省了 ·，综合一个供暖季系统 为 ；通过改变 蓄热开始的时间，最后模拟得出，在该案例和选型下，系统全年蓄热时，系统总的能耗 量最低。 关键词：太阳能，跨季节蓄热，供暖，TRNSYS，逐时热负荷，仿真模拟，系统优化 I 山东建筑大学硕士学位论文 Researchonoperatingperformanceandoptimizationofsolarenergy inter-seasonalheatstorageheatingsystem ZhangJinlei Heating,Gassupplying,VentilatingandAirConditioningEngineering) （ DirectedbyWangQiang ABSTRACT Inviewofthecurrentl