太阳能跨季节储热耦合热泵系统运行控制策略研究

摘要

太阳能跨季节热储技术是利用储热装置，将夏季收集的太阳热量储存起来供冬季使用。太阳能跨季节热储技术的研究对实现太阳能的规模化全年均衡有效利用具有重要意义，但对该系统运行效率以及运行控制策略的研究较少。 太阳能跨季节储热系统分为三个子系统：太阳能集热器系统，集热水箱系统和地埋储热系统。太阳能集热器系统的作用是在夏季利用太阳能给水加热；集热水箱是实现太阳能集热器和地埋储热系统转换的关键部分；地埋储热系统的作用是利用地下埋管将集热器获得的太阳能存储于土壤中，以备冬用。集热器循环水泵启动温度、储热时间段、水箱容积与集热器面积比（V/A）和地下换热循环水泵启动温度等四个主要影响因素之间的优化匹配会对整个系统的运行性能产生巨大影响。针对上述情况，本文采用Visual Basic软件编制了一套系统模拟仿真程序，分别对以上三个子系统以及整个大系统进行了模拟计算和分析。 研究表明，上述各因素的模拟计算结果对太阳能跨季节储热系统的研究和设计有较大意义。集热器循环水泵启动设定温度的提高使储热率表现出下降的趋势；储热率随水箱容积与集热器面积比的增大呈上升趋势；五月份到九月份以集热器为基准的储热率保持在50％左右；地下循环水泵设定的开启温度在25-35℃之间时，储热率的变化较小，当开启温度设定在35-50℃时，储热率开始呈现上升趋势。以上结果在进行系统匹配设计以及运行控制策略研究时应引起重视。