[01628882]太阳能与地源热泵综合应用系统的能效分析与节能潜力研究

在土壤源热泵的基础上引入太阳能，进一步降低了对常规能源的消耗率，由于太阳能的辅助供热作用，使得地热换热器可以间歇运行，土壤温度场能够得到及时恢复，蒸发温度及冷凝温度波动不大，从而使热泵运行稳定。因此两种低位热源热泵的联合运行是一种比较合理的方案，可以互相取长补短，发挥各自的优势，弥补单一热源热泵的不足，提高热泵系统的COP值，且有效减少了系统的运行费用，随着中国建筑业持续发展，对建筑节能的要求越来越高，在暖通空调领域寻求新能源与可再生能源的利用方式正在成为研究的方向，中国北方以冬季热负荷为主，当热泵机组长时间连续运行时，导致土壤温度降低，机组的效率下降。在这种情况下，太阳能成为正是一种可行的为地源热泵系统补充热量的可再生能源。技术原理及性能指标：当太阳能集热器的集热量不能满足建筑物热负荷的需要时，需要采用太阳能集热器与土壤源热泵联合运行的方式，太阳能侧循环水泵将水输送到太阳能集热器中，太阳能集热器通过采集热量，将水加热后被输送到贮热水箱中，地下埋管换热器侧利用水与地热能进行热交换使水温升高，输送到贮热水箱中，贮热水箱将太阳能与地热能制备的热水混合后送入土壤源热泵机组中。(1)运用全玻璃真空管太阳能集热器系统实验台进行测试，得到采暖期集热器平均集热效率为42.3%。(2)对太阳能集热器系统负担不同比例的建筑物负荷时系统的COP变化进行模拟，结果表明，随着太阳能负担建筑物负荷百分比的增加，系统的COP随之增加。(3)利用动态分析法对系统的经济性进行分析，得出当太阳能集热器系统负担建筑物负荷的40%时系统运行效果最佳，与单纯使用土壤源热泵相比，该系统初投资增加约19.5%，运行费用降低约40%，系统的动态投资回收期为5.18年，小于设备的使用年限。技术的创造性与先进性：体现在太阳能与土壤源热泵联合应用及能量匹配方面，能够有效解决北方寒冷地区以冬季热负荷为主时，地埋管换热器全年冷热负荷是不平衡的问题。太阳能与土壤源热泵系统各自的技术成熟程度均很高，联合系统的技术尚需大量的理论做支撑，该联合技术适用范围广，设备性能安全可靠，应用情况及存在的问题：该系统尚存在成本高，缺乏有利的支持激励政策等问题，随着理论和技术水平达到完善程度，该项技术将有广阔的应用空间。