太阳能与地源热泵耦合系统

太阳能与地源热泵耦合系统教程

研究的意义：
对建筑节能和改善我国能源现状有着重大的意义
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1.联合系统的优劣互补
太阳能具有不稳定性和间歇性的缺陷，土壤热源太阳能具有不稳定性和间歇性的缺陷，土壤热源可可以弥补单独采用太阳能不能在夜间和阴雨天运行以弥补单独采用太阳能不能在夜间和阴雨天运行的的弊端。弊端。而寒冷地区建筑热负荷较大，容易造成地下寒冷地区建筑热负荷较大，容易造成地下土壤温土壤温度的失衡，这种土壤温度的失衡对于整个地度的失衡，这种土壤温度的失衡对于整个地源热泵源热泵系统的效率影响很大，同时也会破坏地下生系统的效率影响很大，同时也会破坏地下生态平衡。态平衡。加入太阳能后，地源热泵在供暖季运行时，加入太阳能后，地源热泵在供暖季运行时，土壤温土壤温度的波动相对会变小，这样热泵机组本身就度的波动相对会变小，这样热泵机组本身就可以具可以具有较高的效率，太阳能对机组的效率提升很有较高的效率，太阳能对机组的效率提升很有帮助。有帮助。
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4.地下土壤长期热平衡问题及其解决方案
在地源热泵的长期运行中，由于各个地区气候特点的不同，这主要表现在每年的取暖天数和供冷天数在不同地区ห้องสมุดไป่ตู้很大的差别，这将导致最终地下土壤温度的升高或者降低。
在北方地源热泵经过长年的运行后，将会导致土壤温度降低，因为取暖季节很长而供冷时间很短；而南方地区却相反。这将导致地源热泵系统运行若干年后效率明显下降，对地下生态环境也可能造成一定的破坏。
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2.并联运行模式:板式换热器与埋地管换热器并联运行，即载热流体同时进入板换式换热器与地埋管换热器吸收热量之后，然后再进入热泵机组，载热流体进入板换和埋地盘管的比例分为多种情况，根据各种情况分析二者比例。

太阳能-地源热泵复合系统的性能分析及优化

太阳能-地源热泵复合系统的性能分析及优化太阳能-地源热泵复合系统的性能分析及优化近年来，随着能源需求的不断增长和环境保护的迫切需求，太阳能和地源热泵等可再生能源技术受到了广泛关注。

太阳能和地源热泵可以相互结合，形成太阳能-地源热泵复合系统，为建筑提供热水供应和空调服务。

本文将对该复合系统的性能进行分析和优化。

首先，我们先来了解太阳能-地源热泵复合系统的工作原理。

该系统由太阳能热水器和地源热泵组成。

太阳能热水器通过太阳能热能的收集和转换，将热水供应给建筑。

当太阳能热水器无法满足热水需求时，地源热泵将参与工作。

地源热泵通过地下的地热能量，利用热泵工作原理将低温热能提升为高温热能，为建筑供应热水和空调。

通过对太阳能-地源热泵复合系统的性能进行分析，我们可以发现一些可以优化的问题。

首先，太阳能-地源热泵复合系统在不同环境条件下的性能有所差异。

例如，在寒冷的冬季，太阳能热水器的效果可能受到影响，需要增加地源热泵的使用量。

在这种情况下，可以考虑增加太阳能热水器的面积或者提升地源热泵的效能，以提高整个系统的性能。

其次，太阳能-地源热泵复合系统在热交换过程中的效率也是需要优化的一个方面。

在太阳能热水器中，太阳能的收集效率和转换效率直接影响热水供应的质量和数量。

因此，可以考虑使用更高效的太阳能热水器技术，如真空管太阳能热水器，以提高太阳能的利用率。

在地源热泵中，优化热泵的工作参数，如蒸发器的供热温度和冷凝器的供冷温度，可以提高热泵的效能，减少能量的浪费。

此外，对太阳能-地源热泵复合系统的运行管理也是优化的一个关键方面。

及时维护和保养太阳能热水器和地源热泵设备，定期清洗和检查热交换器，清理管道中的污染物等都是保持系统性能稳定的重要措施。

另外，采用智能控制系统，可以根据不同的需求，灵活调整整个系统的运行模式，达到最佳的能源利用效果。

综上所述，太阳能-地源热泵复合系统的性能分析和优化是实现可持续发展和节能减排的重要途径。

太阳能辅助地源热泵系统运行策略研究

太阳能辅助地源热泵系统运行策略研究太阳能辅助地源热泵系统旨在利用太阳能的能量来提高地源热泵系统的热效率，并减少对传统能源的依赖，同时降低对环境的污染。

在该系统中，太阳能光伏板通过吸收太阳能将其转化为电能，从而提供动力驱动地源热泵系统。

然而，面对不同的气候和环境条件，太阳能辅助地源热泵运行策略的优化是极其重要的。

本文将探讨太阳能辅助地源热泵系统的运行策略及其最佳实践，以提高其效率，降低成本和能源消耗量。

一、太阳能辅助地源热泵工作原理太阳能辅助地源热泵系统是由太阳能系统和地源热泵系统两部分组成。

太阳能系统由太阳能电池板、关于电池板的太阳能跟踪器、逆变器等组成，太阳能板吸收太阳辐射转化为直流电，通过逆变器转化为交流电供给地源热泵系统。

地源热泵系统由地热井、地热泵、地热回水和地面供水等组成。

在这里，太阳能板通过太阳能跟踪器不断跟踪太阳的位置，获取最大的太阳能量，并将其转化为电能，供给地源热泵系统运行。

在日常使用中，冷凝水通过热回收技术将其用作地下回水来提高其效率。

二、太阳能辅助地源热泵系统运行策略为了最大程度地利用太阳能辅助地源热泵系统的优势，制定适当的运行策略非常重要。

合适的运行策略可以提高系统的效率，减少能源消耗。

以下是一些关键的运行策略：1. 温度控制策略太阳能辅助地源热泵系统的有效温度范围非常重要。

因此，需要通过适当的温度控制策略来保持系统的温度在合适的范围内。

这包括制定适当的加热和降温策略来保持适宜的温度，从而保持系统的效益。

在夏季，系统应该始终保持制冷状态，以避免在高温环境下工作。

而在冬季，系统则应在低温时依靠辅助电加热，以避免出现冷霜现象。

2. 太阳能跟踪策略在合适的气候条件下，太阳能系统可以从太阳辐射中获得大量的能量。

然而，为了充分利用太阳能的能量，需要采取适当的太阳能跟踪策略来保持系统的最大接触面积。

这个策略包括确保太阳能电池板始终面向阳光，并且根据气候条件和太阳能读数数据动态调整太阳能板的倾斜角度和方向来实时获取最大的太阳能量并保证其正常运行。

利用太阳能进行地源热泵系统循环的优势与挑战

利用太阳能进行地源热泵系统循环的优势与挑战随着环境保护和可持续能源的重要性日益凸显，利用太阳能进行地源热泵系统循环成为一种备受关注的绿色能源解决方案。

地源热泵系统是一种利用地下热能进行供暖、制冷和热水的系统，而太阳能则作为地源热泵系统的补充能源，为其提供更加可持续和环保的能源来源。

然而，利用太阳能进行地源热泵系统循环也面临着一些挑战。

本文将探讨利用太阳能进行地源热泵系统循环的优势与挑战。

首先，利用太阳能进行地源热泵系统循环具有显著的优势。

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源，通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，可以为地源热泵系统提供稳定的能源供应。

相比传统的燃煤、燃油等能源，太阳能无污染、无排放，对环境友好，可以有效减少温室气体的排放，降低空气污染和温室效应。

此外，太阳能的利用还可以减少对传统能源的依赖，降低能源成本，提高能源利用效率。

其次，利用太阳能进行地源热泵系统循环也面临着一些挑战。

首先是太阳能的不稳定性。

太阳能的产生受到天气、季节等因素的影响，天气阴雨多、冬季日照时间短等因素都会影响太阳能的收集效率，从而影响地源热泵系统的供能效果。

为了克服这一挑战，可以采用储能技术，将多余的太阳能储存起来，以便在太阳能不足时使用。

其次是太阳能电池板的成本较高。

目前，太阳能电池板的成本相对较高，这也限制了利用太阳能进行地源热泵系统循环的推广应用。

然而，随着技术的不断进步和市场的扩大，太阳能电池板的成本正在逐渐降低，未来有望更广泛地应用于地源热泵系统。

在利用太阳能进行地源热泵系统循环时，还需要考虑系统的设计和运行。

首先是太阳能电池板的选择和布置。

太阳能电池板的选择应根据地理位置、气候条件和建筑形态等因素进行合理搭配，以最大程度地利用太阳能资源。

其次是地源热泵系统的运行控制。

太阳能与地源热泵系统的结合需要进行合理的控制和调节，以确保系统的稳定和高效运行。

同时，还需要考虑太阳能与地源热泵系统的耦合方式，如何将太阳能与地下热能进行有效的衔接和利用。

太阳能与地源热泵联合系统设计综述

目录第1章绪论 (1)1.1我国的太阳能资源 (1)1.1.1 能源形势 (1)1.1.2 太阳能的热利用 (1)1.1.3 国内对太阳能资源利用 (2)1.2太阳能在建筑节能中的应用 (3)1.2.1建筑节能的重要意义 (3)1.2.2太阳能在建筑节能中的应用 (4)1.2.3本文研究的内容 (4)第2章太阳能采暖系统与热泵系统的结合 (6)2.1太阳能热水采暖系统 (6)2.1.1 太阳能热水器 (6)2.1.2太阳能热水采暖系统的基本组成 (7)2.1.3太阳能热水采暖系统的发展现状 (8)2.2地源热泵系统 (9)2.2.1地源热泵工作原理及运行方式 (9)2.2.2地源热泵发展现状 (10)2.3联合系统 (10)2.3.1 联合运行的优势以及系统模式 (11)2.3.2本文所设计的联合系统组成与运行方式 (12)第3章建筑物负荷计算与末端设备选择 (13)3.1建筑物负荷计算 (13)3.1.1 建筑物概况及设计参数 (13)3.1.2 热负荷计算 (15)3.1.3冷负荷计算 (18)3.2室内末端设备选择计算 (19)3.2.1 末端设备形式 (19)3.2.2 末端设备（风机盘管）选型 (20)第4章室内系统水力计算 (25)4.1水系统方案 (25)4.1.1水系统的设计原则 (25)4.1.2空调水系统方案的确定 (25)4.2水系统的水力计算 (26)4.2.1冷冻水管路水力计算 (26)4.2.2冷凝水管道设计 (33)第5章联合系统的设计计算 (35)5.1太阳能集热系统设计计算 (35)5.1.1太阳能集热器的设计与安装 (35)5.1.2蓄热水箱的设计计算 (39)5.1.3集热系统循环水泵与与定压装置选择 (41)5.2地源热泵系统设计 (43)5.2.1地源热泵机组的选择 (43)5.2.2地埋管换热器设计计算 (43)5.2.3 冷冻水泵、采暖用水泵、冷凝水泵选择 (47)5.2.4机房中其他设备选择计算 (50)第6章太阳能集热系统动态模拟分析 (51)6.1动态模拟分析工具－TRNSYS软件 (51)6.1.1 TRANSYS软件介绍 (51)6.1.2 TRANSYS运行模式 (52)6.2太阳能集热器的数学模型 (52)6.2.1太阳能集热器模块TYPE1b的数学模型 (52)6.2.2输入、输出及模型参数 (53)6.3水箱的数学模型 (56)6.3.1 水箱的数学模型 (57)6.3.2 输入、输出及模型参数 (61)6.4水泵的数学模型 (70)6.4.1水泵的数学模型 (70)6.4.2输入、输出及模型参数 (71)6.5控制器的数学模型 (72)6.5.1控制器的数学模型 (73)6.5.2输入、输出及模型参数 (75)6.6太阳能集热采暖系统动态模拟结果分析 (76)6.6.1太阳能采暖系统的动态模拟结果 (77)6.6.2系统能耗分析 (78)参考文献 (84)致谢 (85)附录 (85)第1章绪论1.1 我国的太阳能资源1.1.1 能源形势建筑能耗已于工业能耗、交通能耗并列，成为我国能源消耗的三大“能耗大户”。

太阳能—地源热泵系统耦合运行方式研究进展

Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｃｏｕｐｌｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆｓｏｌａｒ－ｇｒｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐｓｙｓｔｅｍ
ＶｏＩ．２１Ｎｏ．５
Ｏｅｔ．２０１３
太阳能一地源热泵系统耦合运行方式研究进展
王俊，郭方棚，王海涛
（安徽建筑大学环境与能源工程学院，安徽合肥２３０６０１）
摘
要：介绍了太阳能一地源热泵联合运行系统（ｓｏｌａｒ－ｇｒｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐｓｙｓｔｅｍ），一种新型节能、环
第２１卷第５期
２０１３年１Ｏ月
安徽建筑．７－业学院学报（自然科学版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆．Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
ｎｅｒｓｈａｖｅｃｅｒｔａｉｎｋｎｏｗｌｅｄｇｅｏｆｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｕｐｌｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙ；ｇｒｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅ；ｈｅａｔｐｕｍｐ
地源热泵的概念最早出现在１９１２年瑞士的

太阳能系统与地源热泵系统联合供热

太阳能系统与地源热泵系统联合供热太阳能系统与地源热泵系统联合供热的原则是；以地源热泵系统为主，太阳能系统为辅助热源，但在运行控制上要优先采用太阳能，并加以充分利用。

在供热运行模式下，北区试验区域采用的散热器采暖系统与办公区域采用的地面辐射采暖系统串联运行，以提高太阳能的利用率。

（一）太阳集热系统北区采用140m2平板型太阳集热器，采用太阳能与建筑一体化技术，使太阳集热器与建筑完美结合。

本示范工程将太阳集热器设置在建筑的南立面上，与玻璃幕墙融为一体，这样既丰富了建筑的立面效果，又起到了利用太阳能的作用。

北区冬季热负荷大于夏季冷负荷，可以采用太阳能辅助供热，解决地下的热量不平衡问题，提高地源热泵系统的运行效率。

在北区，太阳能除冬季与地源热泵系统联合供热外，其它季节，在不供热时，采用季节性蓄热技术将热量储存在蓄热水池中，供冬季采暖使用。

（二）联合供热方案比较太阳能系统与地源热泵系统联合供热的方式有两种：并联和串联方式。

并联方式示意图如图1所示：图1 太阳能系统与地源热泵系统并联供热方式串联方式示意图如图2所示：并联运行模式与串联运行模式相比，存在以下弊端：（1）当太阳能系统与地源热泵系统同时运行时，系统的循环水量为两者之和，太阳能系统能否直接供热，直接影响系统的循环水量，进而影响热泵机组的可靠性。

（2）在并联运行模式下，当T g温度低于50℃时，太阳能不能被直接利用，只能去加热土壤，提高热泵机组蒸发器侧的温度。

而在串联模式下，当T g温度低于50℃，而高于40℃时，可以与地源热泵机组串联运行，充分提高地源热泵机组的COP值。

基于串联运行模式的优点，本示范工程采用串联运行模式。

其运行策略为：在供暖初始时，由于采用了季节性蓄热的技术，同时，在室外温度较高的情况下，采暖负荷较小，此时，经过太阳能加热后的供水温度T g较高，若温度高于50℃，则利用太阳能直接采暖；若供水温度低于48℃，并且高于40℃，则太阳能采暖系统与地源热泵系统串联运行，即经过太阳能加热后的水再经过地源热泵系统提升（达到50℃）后，供给末端。

太阳能系统与地源热泵系统联合运行方式的探讨

太阳能系统与地源热泵系统联合运行方式的探讨- 暖通论文1引言能源和环境是影响国民经济可持续发展的关键因素，能源供应形势直接关系到国家的安全和社会稳定。

建筑领域消费的能源，主要是煤炭、石油和天然气等石化能源。

这些能源，资源有限，不可再生，终究要枯竭，而且传统能源会对环境造成严重的污染。

我国人口众多，人均资源占有量低于世界平均水平，与经济发展和人民生活消费的需求相比，能源供应的缺口很大，而且能源消费结构不合理，以煤为主的能源供给造成了严重的大气污染和温室气体排放，我国目前的CO2排放量居世界第二位。

我国是京都议定书的签约国，目前的这种能源消费方式，已受到国际社会的高度关注，加大了我们保护环境和改变经济增长模式的压力。

因此，节约能源和开发利用清洁、可再生能源的任务十分紧迫。

由于能源问题对国家安全和经济发展所起的重要作用，中央提出了建设节能省地型住宅的政策方针，因此，可再生能源在建筑中的应用是建筑业技术进步和行业发展的需要。

随着2006年1月《可再生能源法》的正式颁布与实施，太阳能、地热能在建筑行业中的应用越来越受到人们的重视。

地源热泵技术是可再生能源应用的主要应用方向之一，即利用浅层地热能资源进行供热与空调，具有良好的节能与环境效益，近年来在国内得到了日益广泛的应用。

随着《地源热泵系统工程技术规范》的实施，地源热泵系统工程的市场更加规范化，能更好的发挥其节能、环保效益。

但地源热泵系统存在土壤温度场的恢复问题，即随着地源热泵系统连续长期的运行，会从地下过多的取热或过多的散热，造成地下温度场的波动，降低机组的COP值，增加系统的能耗。

太阳能技术也是可再生能源应用的主要应用方向之一。

北京属于太阳能资源比较丰富的区域，太阳能年辐射总量在5600MJ/m2～6000MJ/m2，年日照时数在2600小时～3000小时，所以太阳能技术在北京有很好的发展前景，并且太阳能在建筑中的应用是现阶段太阳能应用中最具有发展潜力的领域。

太阳能与地源热泵系统耦合系统设计初探

太阳能与地源热泵系统耦合系统设计初探内容提要太阳能、地源热泵是可再生能源建筑应用的主要形式，但是在不同的地区应用有着其局限性，本文提出了太阳能与土壤源热泵系统的耦合设计方法，可以充分利用两种可再生能源系统的优势，达到较好的节能效果，同时有利于促进可再生能源系统的在建筑中的应用。

关键词太阳能热水系统太阳能采暖系统太阳能空调系统过热地源热泵系统系统耦合1 问题的提出目前可再生能源系统在建筑中应用主要有两种形式，一种是太阳能热利用系统，一种是热泵系统，在热泵系统中，尤以地源热泵系统为多。

太阳能热利用系统包括太阳能热水系统、太阳能采暖系统和太阳空调系统，太阳能热利用在使用过程中，如果负荷需求很小，太阳能集热系统收集的热量很多，系统不可避免的出现过热问题，系统出现过热情况，会引起太阳能集热器效率降低，严重时会导致太阳能集热系统损坏，导致系统不能正常工作。

而地源热泵系统在使用过程中由于系统向土壤释热量和取热量不匹配，会导致土壤出现冷堆积或热堆积，引起系统工作效率下降，严重时会出现机组停机。

2 太阳能热利用系统工作特点2.1太阳能热利用系统的工作特点分析太阳能热利用系统根据负荷不同分为太阳能热水系统，太阳能采暖系统，太阳能空调系统。

太阳能热利用需要配置满足负荷要求的辅助能源，以满足在没有太阳能辐照时的用能需求。

太阳能热利用系统节能效果与其负荷密切相关，负荷大，太阳能集热系统收集的热量便可以充分利用，负荷小，太阳能集热系统收集的热量就会出现过热，出现过热情况，不仅是浪费能源，同时也会引起太阳能集热器的损坏。

过热时，集热器会处于空晒状态，研究结果表明，长时间空晒可以引起太阳能集热器的热性能急剧下降，图1为出现过热时，集热器的损坏情况[1]。

太阳能热水系统主要利用太阳能集热器收集到的热量预（加）热生活热水，调研结果表明，我国大部分生活热水负荷都发生在下午和晚上，太阳能热水系统是在白天有太阳能辐照时收集热量并蓄存在贮热水箱中供晚上生活热水用热，如果连续几天太阳能辐照较好而没有生活热水用热，会导致太阳能集热系统出现过热，过热会导致太阳能集热器加速老化，集热性能下降，严重时回导致集热器破坏，同样会导致生活热水温度过高，存在烫伤的可能。