基于TRNSYS的太阳能—地源热泵系统模型研究

【摘要】：太阳能-地源热泵系统是近年来可再生能源领域研究的热点问题,是一种更加高效利用可再生能源的形式。本文对已建成太阳能-地源热泵系统开展实验研究,其目的在于以实验数据为基础,基于TRNSYS模拟软件建立太阳能-地源热泵系统仿真模型,通过模型优化或者调整输入参数,使实验与模拟结果吻合,误差在相关规定范围之内,然后以校验模型为基准,预测空调系统长达10年的运行性能,为后续运行提供指导。耦合太阳能-地源热泵系统自身的互通互联,取长补短,是这种类型系统的重要优势。文中分析了GSHPS和SAGSHPS在2012年的实验数据,发现GSHPS存在严重的热失衡现象,而SAGSHPS则存在热量过剩。通过在2013年调整运行模式,使SAGSHPS在供热初期和寒假期间负担整个节能楼的热负荷,新的供热方式既有效的解决了GSHPS的热失衡问题,又使得SAGSHPS承担了更多的供热比例而没有降低机组的COP。对设计条件下模拟与实验值的对比,原设计模型中,由于输入参数与实际条件下的差异使模拟与实验结果有很大的差异,GSHPS实验值几乎全部大于模拟值,最大达到了3.09倍,最小为1.47倍,SAGSHPS实际储存的热量高于模拟值,但供热季实际吸热量却低于模拟值,文中总结了造成差异的7个原因。为使典型时间段内太阳能集热量、储热量等的模拟和实验值的相对误差在合理范围以内,通过对各模块修正来缩小模拟与实验之间的相对误差。改进后的模型与实验结果进行了典型时段的验证,保证了模型的准确性,模型校验后得出集热量相对误差为1.6%,储热量相对误差为30.7%。最后利用所建立的仿真模型,在两种运行模式下预测了系统长期运行性能的比较,得出模式一条件下系统将不能够持续运行,模式二则能使系统持续、高效的运行,模拟结果为该系统的下一步运行提供了指导。 【关键词】：太阳能 地源热泵 TRNSYS 模型校核 模拟预测 Meteonorm
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU83;TU18
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 课题研究的背景与意义12
• 1.2 课题国内外研究状况12-17
• 1.2.1 国外研究现状12-14
• 1.2.2 国内研究现状14-17
• 1.3 本课题主要研究内容17-18
• 1.4 本章小结18-20
• 第二章 太阳能-地源热泵系统实验数据分析20-38
• 2.1 系统概况20-24
• 2.1.1 系统形式介绍20-21
• 2.1.2 地源热泵系统21-22
• 2.1.3 太阳能辅助地源热泵系统22-24
• 2.2 系统数据采集系统介绍24-28
• 2.2.1 气象数据采集系统25
• 2.2.2 热量数据采集系统25-26
• 2.2.3 地源热泵系统土壤温度采集系统26-27
• 2.2.4 太阳能辅助地源热泵系统土壤温度采集系统27
• 2.2.5 电量数据采集系统27-28
• 2.3 实验数据分析28-34
• 2.3.1 气象数据实验结果28-29
• 2.3.2 地源热泵系统实验结果29-31
• 2.3.3 太阳能辅助地源热泵系统实验结果31-34
• 2.4 实际数据与设计预测数据的比较34-36
• 2.5 本章小结36-38
• 第三章 太阳能-地源热泵系统仿真模型的研究38-50
• 3.1 TRNSYS软件简介38-40
• 3.2 模型基本情况介绍40-46
• 3.2.1 建筑负荷物理模型40-41
• 3.2.2 空调系统仿真模型41-43
• 3.2.3 模型初始参数43-45
• 3.2.4 模型控制逻辑45-46
• 3.3 模块优化46-48
• 3.3.1 GSHPS部分46-47
• 3.3.2 SAGSHPS部分47
• 3.3.3 其他部分47-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第四章 太阳能-地源热泵系统仿真模型的校验50-60
• 4.1 校验基于的理论50-53
• 4.1.1 校验模型的适用范围50-51
• 4.1.2 校验模拟的级别51-52
• 4.1.3 校验模拟评价标准52-53
• 4.2 典型天模型校验53-59
• 4.2.1 节能楼气象数据与实际负荷比较55-56
• 4.2.2 集热循环校验56-57
• 4.2.3 储热循环校验57-58
• 4.2.4 GSHPS供冷供热循环校验58-59
• 4.3 本章小结59-60
• 第五章 太阳能-地源热泵系统运行预测60-72
• 5.1 循环校验60-66
• 5.1.1 集热循环60-61
• 5.1.2 储热循环61-62
• 5.1.3 太阳能辅助地源热泵系统62-64
• 5.1.4 地源热泵系统64-66
• 5.2 性能系数66-67
• 5.3 土壤温度67-68
• 5.4 系统长期运行68-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第六章 结论与展望72-74
• 6.1 结论72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果78-80
• 致谢80

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