蓄能型地源热泵-地板辐射供暖系统供热特性分析及调控规律研究

摘要

随着人们对能源利用效率的日益重视和对建筑室内热舒适等要求的提高，低温热水地板辐射供暖作为一种高效、节能、舒适的供暖方式被推广应用。蓄能型地源热泵—地板辐射供暖系统不仅利用可再生能源作为热源，而且将地板辐射供暖系统作为空调末端。当前对于复合新型系统运行特点的研究较少，评价该复合系统的舒适性，并考虑利用地板及建筑热惰性减少系统开启时间，间歇控制合理的情况下才能达到节能舒适的目的。因此，研究蓄能型地源热泵—地板辐射供暖系统室内的供热特性、热环境、节假日系统启停以及优化调控规律尤为重要。
　　本文以蓄能型地源热泵—地板辐射供暖系统为研究对象，以济南一座办公建筑的供暖系统为模型，对该办公建筑的室内温度进行监测，研究分析室内垂直温度分布以及舒适性。借助TRNSYS和Airpak模拟软件，对该系统的控制策略和供热室内环境状况进行研究。通过实测和模拟的研究，分析系统的供热状况和调控策略的不足，提出系统的优化策略。
　　首先，室内垂直温度分布测试结果表明垂直方向温度分层不明显，温差基本在0.12℃~0.56℃之间，室内温度分布均匀。太阳辐射对室内温度的影响较大，系统关闭两天，太阳辐射得热较多的办公区，1月4日9:00室温仍能达到18℃，太阳辐射较弱的办公室，1月4日10:00之前室温未恢复到18℃，建议实际工程中减小太阳辐射较弱房间的盘管间距。
　　其次，模拟结果表明，供热季室温为18℃~25℃，连续运行室内温度稳定，满足设计工况，室温主要受太阳辐射、室外温度和建筑本体热惰性的影响，各楼层温差与内热源和围护结构散热有关。人体坐姿状态时呼吸区域大部分温度在22.50℃~24.26℃之间，风速在0.4m/s以下，PMV和PPD分别在-0.625~0.125和2.5％~10%之间，热舒适度良好。
　　最后，以12月31日—1月4日系统的供热工况为研究对象，实测和模拟均表明实际系统控制下1月4日9:00室温未达到要求，对水泵启停时间优化后，当水泵与热泵同时在1月2日21:00开启时，1月4日9:00室温为17.94℃，较实际控制下的室温提高了1.48℃，虽然略低于18℃，但是能在短时间内达到室温要求。
　　由于室外温度较低时无法保证较好的室内温度，且各楼层间温差较大，因此采取流量优化控制，将室温最低的五楼供水流量增大1.5倍，在室外温度低于-3℃时各层流量增大一倍，控制后各层室内温度提高0.98℃~1.49℃，层间室温差值缩小。设置六个分时控制模式，其中模式六运行时数最长，为11h，其室温保证时数 KT也最长，平均为14.3h，9:00~17:00室温全部满足设计工况，可以在实际工程中采用该模式的控制策略，达到节能舒适的目的。研究结果对于此类系统的高效、舒适运行和实际工程有一定的指导意义。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 地源热泵国内外研究现状

1.3 地板辐射供暖系统国内外研究现状

1.4本文研究内容

第2章 蓄能型地源热泵—地板辐射供暖系统工作原理及运行特点

2.1垂直埋管—地源热泵系统

2.2蓄能系统

2.3地板辐射供暖系统

2.4新风—回风混合置换通风系统

2.5 本章小结

第3章 蓄能型地源热泵-地板辐射供暖系统实测分析

3.1实际建筑及系统概况

3.2 实验测试

3.3 测试结果分析

3.4 室内舒适性分析

3.5 本章小结

第4章 蓄能型地源热泵-地板辐射供暖系统供热特性的模拟研究

4.1 TRNSYS程序介绍

4.2 TRNBuild 建筑模型的建立

4.3 TRNSYS 建筑负荷输出模型

4.4 TRNSYS 系统模型建立

4.5 TRNSYS 模拟结果分析

4.6 Airpak 室内热环境特性模拟

4.7 本章小结

第5章 蓄能型地源热泵-地板辐射供暖系统调控和优化

5.1 系统流量优化运行

5.2 假期控制优化

5.3 系统分时控制

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况