太阳能-地源热泵联合供暖系统数值模拟研究

摘要

在北方寒冷地区的冬季,利用地源热泵机组(Ground Source Heat Pump Unit,GSHPU)为建筑物进行供暖是一种新型节能减排模式。由于在采暖期间从土壤中吸收了较多的热量,超过了土壤本身的热修复能力,会造成GSHPU的地埋管所在区域的土壤热稳定性能发生变化,使得其COP值下降,运行功耗增加。针对此问题,提出了太阳能-地源热泵联合供暖系统。该系统在冬季以太阳能热水系统(Solar Water Heating System,SWHS)的运行作为主要供热模式,GSHPU的间歇运行作为辅助供热模式,从而充分利用太阳能并解决阴天等气象因素所带来的集热量不足、供水温度低等的问题。在非供暖季期间,GSHPU停运,而SWHS通过热水循环,对GSHPU地埋管所在的土壤区域进行热量回补,使得土壤温度场稳定,从而确保GSHPU在冬季间歇运行时的高效性。以兰州地区某办公楼的太阳能-地源热泵联合供暖系统作为案例,基于TRNSYS软件,进行数值模拟和分析,验证了该系统的可行性,且节能效果明显。