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太阳能与地源热泵组合体系供热空调规划与使用ag88环亚娱乐

来源:http://www.lengao520.com 责任编辑:ag88环亚娱乐 2018-10-25 15:42

  太阳能与地源热泵组合体系供热空调规划与使用

  天津大学机械工程学院 李新国,赵军
天津市房子判定规划院 吕强
天津华厦缔造展开股份有限公司 王健

  摘 要:在天津区域针对一修建物规划建成太阳能、蓄热与地源热泵组合体系(SGCHPSS)的演示工程与数据收集体系。结合修建特色与用处规划太阳能热使用与蓄热使用,将夏日丰厚的太阳能贮存于地下土壤中,为冬天当太阳能缺乏时通过热泵加以进步使用,完成太阳能的搬运使用。开端试验得到夏日蓄热时:集热器进、出口温度,日蓄热时刻,蓄热功率及体系耗功等。

  关键词:太阳能、蓄热与地源热泵组合体系(SGCHPSS); 土壤跨时节蓄热; 地源热泵

  1 导言

  动力、ag88环亚娱乐。环境与节能已是全球面对的急迫和重要工作,要加强新动力与可再生动力的使用,削减惯例动力的耗费!施行能量短期或长时刻蓄存以到达能量弥补和再使用意图。太阳能的蓄热与向土壤跨时节蓄热使用,可加强太阳能使用的深度与广度,将太阳能热使用变为可控和可把握。

  跨时节蓄热太阳能会集供热体系(简称CSHPSS)首要是通过必定的存储前言,如热水型蓄热、砾石-水蓄热、埋管土壤蓄热和蓄水层蓄热等,进行太阳能量存储,以补偿太阳辐射与热量需求的时节性改变,然后到达更高效使用太阳能的意图[1~2]。在欧洲,CSHPSS体系中太阳能占总热需求量的份额已到达40~60%,CSHPSS体系已成为国际上比较盛行、极具展开潜力与大规模使用太阳能的首选体系之一,并相继缔造了一些演示工程[3]。

  以地源热泵为中心,在对埋地换热器及与地下土壤间传热研讨工作的基础上,国内对土壤的蓄能也展开了开端的研讨[4~6]。

  2 太阳能、蓄热与地源热泵组合体系(SGCHPSS)

  2.1 SGCHPSS体系简介

  在天津区域针对一修建物建成太阳能、蓄热与地源热泵组合体系(SGCHPSS)演示工程,总修建面积5666m2,共3层。包括有办公室、图书室、会议室等惯例空调区域,和篮球馆、乒乓球室、分量练习区等休闲区域,还有游泳池、洗浴等终年需求热水供给的文娱区域。修建物冬天规划热负荷为433.7kW,夏日规划冷负荷为461.7kW。图1为SGCHPSS体系的组成与演示工程使用。

  
SGCHPSS组合体系由太阳能集热体系、地下埋管、地源热泵、热水和结尾体系五部分组成。SGCHPSS体系中,太阳能集热选用600m2的平板型太阳能集热器,蓄热水箱为10m3;地源热泵体系有2台水-水式水源热泵机组,担负1层的大厅、游泳池、篮球馆等大空间的采暖空调负荷;2、3层各房间的采暖空调分别由小型的水-空气式水源热泵机组来承当。地下U型埋管换热器由60口埋深20m的双U型桩埋管和48口埋深120m的双U型井埋管组成,其间井埋管中有8口为蓄热井。

  2.2太阳能集热和土壤跨时节蓄热体系

  SGCHPSS组合体系将太阳能蓄热与跨时节蓄热及与地源热泵有机地结合起来。充分使用太阳能和浅层地表能,将太阳能的跨时节蓄热结合到地源热泵的地下埋管换热器体系中,使地下土壤换热器与地下蓄能合二为一。将夏日丰厚的太阳能贮存于地下土壤中,进步土壤冬天热源温度,以进步地源热泵功率,完成太阳能的搬运使用。

  2.3数据收集与丈量

  依据该演示工程缔造的意图和用处,开发了一套PLC主动数据收集体系,对体系温度、流量和电耗的数据进行收集与丈量,有温度测点20个、流量测点4个和功率测点3个。图2为地源热泵体系测点安置与数据收集显现画面。计算机数据收集与监控画面在工控组态软件MCGS(Monitor and Control Generated System)的基础上编写。MCGS体系在根据Microsoft的平台上运转,通过硬件设备对现场数据进行收集,通过一系列用户指定的处理方法,以动画显现、报警处理、流程操控、实时曲线、报表输出等多种方法供给收集与丈量数据。

  3 太阳能集热试验与剖析

  SGCHPSS演示工程建成后于2006年7月份开端运转,本文对2006年夏日7~9月份数据进行开端剖析。数据收集期间,体系每天从9点开端运转,17点中止运转,每天运转8小时。

  3.1太阳能集热温度、功率与蓄热

  图3为太阳能集热器进、出口温度及集热功率改变曲线。可看到,一天中太阳能集热器的出口温度先增到一个极值,然后开端逐步减小;集热器进口温度即为集热水箱温度,标明太阳能出口温度到达最大值后,随热水的供给,集热水箱温度(进口温度)基本上安稳不变。

  从图中还能够看到11点至15点左右期间集热器的出口温度均高于50℃,继续时长约为4小时。也就是说在这个阶段集热器的出口温度均高于设定的蓄热温度为50℃,能够向地下土壤蓄热。因为测验期间水箱温度测点出问题,不能精确测定集热水箱温度,近似计算出在9月初体系的日蓄热时刻至少为4个小时。9月份太阳能集热器的集热功率最大值能够到达80 kW,最大值出现在11时左右。

  
3.2 热水负荷与蓄热功率

  图4为9月份热水功率与蓄热功率的改变,可看到洗浴热水负荷一般会集在午后与晚上,并且热水需求时刻涣散不固定,热水负荷均匀功率约为7.0 kW。阐明热水需求的不连续性和涣散性,因而蓄热将是较抱负的节能方法和处理办法。

  上午11点左右集热功率到达最大值今后开端蓄热,蓄热初始阶段,有很少一段时刻蓄热功率较大能够到达50 kW以上,这是因为土壤通过1个晚上后蓄热才能得到康复,跟着运转时刻的添加,这种急剧跳动的蓄热情况逐步消失。每天蓄热功率会集在18~36 kW之间,均匀蓄热功率约为22.9 kW,每天蓄热4~6小时。

  热水负荷与蓄热之间的联系,白日热水负荷较小,故太阳能的集热量大部分可通过蓄热管蓄存到土壤中去。黄昏今后太阳能水箱温度低于设定的蓄热温度,而洗浴热水用量添加,太阳能体系首要满意洗浴负荷,无蓄热才能。标明,将夏日充裕的太阳能蓄存到土壤,完成跨时节蓄热是完全可能的。

  4 定论

  1、在天津区域规划缔造了一套太阳能、蓄热与地源热泵组合(SGCHPSS)体系完成供热空调。太阳能完成惯例的热水供给,还可向地下土壤进行跨时节的蓄热,为冬天热泵使用供给更高温度的热源。

  2、开端试验标明:夏日太阳集热体系在只满意洗浴热水需求时,确保率能够到达90%以上;平板集热器均匀集热功率约为50.1%;9月份体系的实践蓄热功率约为22.9 kW,每天蓄热4~6小时。

  
参考文献

  [1] Bo Nordell,Goran Hellstrom,High temperature solar heated seasonal storage system for low temperature heating of buildings,Solar Energy,2000,69(6):511-523
[2] S Lundin,B Eriksson,T Borrteknik and B Brinck,Drilling in Hard Rock and Borehole Heat Exchangers for Seasonal Stores,9th International Conference on Thermal Energy Storage,Warsaw in Poland,2003,1:399-404
[3] Schmidt T,Mangold D,Muller-Steinhagen H,Central solar heating plants with seasonal storage in Germany,Solar Energy,2004,76 (1-3):165-174
[4] Xinguo Li,Zhihao Chen,Jun Zhao,Simulation and experiment on the thermal performance of U-vertical ground coupled heat exchanger,Applied Thermal Engineering,2006,26(14-15):1564-1571
[5] 余延顺,马最良,土壤蓄冷与释冷进程的模仿研讨,太阳能学报,2005,26(4):487-492
[6] 高青,J D Spitler,李明等,地下蓄能及其对地热泵体系的效果,吉林大学学报:工学版,2006,36(4):497-501

  (修改:xiaoyao)
 

  

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