太阳能-蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究

摘要

针对天津地区一建筑物设计了一套太阳能-蓄热与地源热泵供热水系统，充分利用太阳能和浅层地表能，扩大太阳能热利用的深度与广度，提高太阳能利用率。基于TRNSYS软件平台，建立太阳能-蓄热与地源热泵供热水系统仿真模型。
　　 对太阳能-地源热泵供热水系统进行TRNSYS模拟，研究典型天、每月、每季度以及全年的太阳能保证率、集热器效率、辅助热源地源热泵的供热量、太阳能和地热能对供热水系统的贡献比。对太阳能热水系统地下跨季节蓄热进行TRNSYS模拟，研究4月～7月期间太阳能辐射量最大时间段里跨季节蓄热的能力，计算典型天、每月以及全年的地下蓄热量。针对天津地区一建筑物示范工程的太阳能热水系统进行优化。研究集热器面积、水箱容积以及地下蓄热时长对太阳能集热系统太阳能保证率和水箱蓄热能力的影响，并得到优化值。
　　 太阳能与地源热泵供热水系统全年总供热量中太阳能与地源热泵贡献比为15∶8，可再生能源(太阳能、地表能)占总供热量的86.5％。太阳能向地下蓄热量为42.04 MJ，占太阳能总得热量的9.7％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景与意义

1.1.1我国太阳能资源情况

1.1.2太阳能热水系统的优势

1.1.3天津市太阳能热水系统应用前景

1.1.4太阳能—地源热泵组合系统的提出

1.2本课题国内外研究状况

1.2.1土壤跨季节蓄热研究现状

1.2.2太阳能跨季节蓄热组合系统应用现状

1.2.3太阳能地源热泵组合系统

1.3本课题的主要研究内容

第二章太阳能热水系统设计

2.1概述

2.1.1太阳能热水系统的分类和特点

2.1.2太阳能热水系统的主要运行方式

2.2热水系统负荷计算

2.2.1热水系统日耗热量、热水量计算

2.2.2设计小时耗热量、热水量计算

2.3太阳能集热系统设计

2.3.1太阳集热器的定位

2.3.2集热器的连接

2.3.3太阳集热器总面积的确定

2.3.4太阳能集热系统流量的确定

2.3.5贮水箱的设计

2.4辅助热源选型

2.4.1辅助加热量的计算

2.4.2地源热泵

第三章太阳能热水系统理论分析

3.1太阳辐射强度计算

3.1.1有关太阳角度的计算

3.1.2太阳辐射的直射强度

3.1.3太阳辐射的散射强度

3.1.4太阳总辐射强度

3.2平板型太阳能集热器

3.2.1平板型太阳能集热器简介

3.2.2平板型太阳能集热器的理论分析

3.3热水系统数学模型

3.3.1自然循环热水系统的数学模型

3.3.2强制循环太阳能热水系统的模型

3.4太阳能蓄热水箱的传热分析

3.4.1能量平衡分析

3.4.2蓄热量的计算

第四章太阳能蓄热与地源热泵供热水系统模型与TRNSYS模拟

4.1 TRNSYS软件介绍

4.1.1 TRNSYS软件开发背景

4.1.2 TRNSYS软件功能简介

4.1.3部件模型的连接

4.2太阳能-蓄热与地源热泵供热水系统仿真模型

4.2.1仿真模型气象参数

4.2.2仿真模型标准部件

4.2.3仿真参数设置

4.3地源热泵辅助太阳能供热水系统仿真模型

4.3.1典型天模拟计算

4.3.2每周模拟计算

4.3.3每月模拟计算

4.3.4每年模拟计算

4.4太阳能地下蓄热仿真模型

4.4.1典型天模拟计算

4.4.2每月模拟计算

4.4.3全年模拟计算

第五章太阳能热水示范工程系统优化

5.1基本参数

5.2平板型集热器集热面积优化

5.3蓄热水箱容积优化

5.4跨季节蓄热时长优化

第六章投资估算和经济性分析

6.1投资估算

6.1.1建设投资估算

6.1.2项目投资构成

6.2财务评价

6.2.1成本费用估算

6.2.2财务效益分析

6.2.3财务效益评价

6.3财务效益评价

6.3.1实现可再生能源高效利用

6.3.2技术上具有可行性

6.3.3投资效益高

6.3.4综合评价结论

第七章结论与建议

7.1结论

7.2进一步研究工作建议

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢