被动式超低能耗建筑可再生能源与储能耦合系统供能模式研究

来源 :沈阳建筑大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:wangdalu
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目前,被动式超低能耗建筑的研究和发展正在快速进行,除了常见能源的使用,可再生能源在被动式超低能耗建筑中的应用也逐渐推行起来。热泵和太阳能作为两种最常见的可再生能源,可以应用在被动式超低能耗建筑中构建复合式供能系统。本文针对这两种可再生能源结合相变储能技术,开展了热泵技术和太阳能技术结合相变储能技术的系统供能模式的研究。将模拟和实测相结合,讨论了复合式能源系统相较于普通能源系统的优点。以沈阳建筑大学超低能耗示范中心为平台,利用DEST能耗模拟软件,计算建筑负荷情况。通过ANSYS构建相变储能水箱模型,并应用CFD模拟软件FLUENT对相变储能水箱进行了从不同管径、不同进口水流速度、不同排列方式三种不同情况对水箱蓄放热的影响。探讨出最优解,应用于TRNSYS平台之上。通过TRNSYS瞬态模拟平台对太阳能系统、热泵系统和结合了相变储能技术的复合式能源系统进行了模拟,对比热泵系统COP值等参数,分析了供能系统的优缺点。选用超声波流量计和温湿度自记仪对沈阳建筑大学超低能耗示范中心进行了冬夏两季的实际监测,通过实测和模拟数值的对比分析,印证了模拟的准确性。利用能耗模拟软件eQUEST对结合了相变储能技术的太阳能热泵系统进行了节能率和节费率的分析,得出经济性方面的参数。通过能耗模拟软件DeST的模拟计算得,沈阳建筑大学超低能耗示范中心建筑全年最大热负荷为11.6KW,全年最大冷负荷是9.75KW。通过FLUENT模拟软件的模拟分析,得出相变蓄热水箱的最优解条件如下:蓄热阶段以0.9m/s的速度进行,放热阶段水箱进水流速取0.03m/s为宜。相变封装单元管径取30mm,相变封装单元交错排列。相变蓄热单元蓄放热效果最佳。基于瞬态模拟软件TRNSYS平台,得出了热泵系统存在冷堆积现象;太阳能系统也存在能源密度低和受天气情况影响较大的不同问题。而结合了相变储能技术的复合式能源系统,系统内热泵机组的COP值比普通热泵系统的COP值提升了 16.67%左右,减少了冷热堆积现象,使蓄热更持久,低温更稳定,提升了系统的效率。且经过经济性分析计算,利用相变蓄热水箱的热泵系统不仅可以有效缓解用电高峰时的电网压力,而且在整个采暖季中,平均每平方米建筑面积节省8.1元。将对沈阳建筑大学超低能耗示范中心冬夏两季的实际监测数值与模拟结果进行对比,得出源测和负荷侧的进出口温度偏差都控制在15%以内,模拟结果准确。通过能耗模拟软件eQUEST的分析,得出全年预计节约电费57.785元,节约了 58.01%电费。本文的研究成果可以为结合了可再生能源的复合式能源系统的研究起到积极作用。
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