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针对建筑节能、低碳环保的迫切需求,本文研究了一种采用太阳能和空气源热泵(热泵)作为热源的毛细管辐射供暖系统。相比其他供暖系统,该系统不但能提高人体舒适性,还具有节能环保的特点。本文的研究工作包括下面几个方面：对南京地区建筑面积为354.50m2的某三层别墅进行建模,采用典型气象年逐时气象参数进行热环境动态模拟；对该建筑的6个空间设计了毛细管辐射式供暖系统(铺设面积为250m2),热源侧考虑采用太阳能热水+热泵的复合能源系统与单一热源供暖系统两种情况；对平板型集热器、蓄热水箱、热泵分别进行建模。应用TRNSYS软件模拟研究最佳的蓄热水箱体积与集热面积的比值(VAR)；采用最佳比值模拟研究有效集热量和集热效率的变化,分析每周、每月及全年太阳能保证率和热泵逐时能耗情况；将复合热源供暖系统与单一热源供暖系统能耗模拟比较分析,计算复合热源初投资回收期限；对单一热源热泵供暖进行实验测试和分析研究；运用费用年值算法分析复合系统经济性和节能性。本文研究的成果包括以下几个方面：1)创新提出了研究优化太阳能集热系统的重要参数(VAR),创新提出VAR的三步优化法：a)费用年值法优化；b)有效集热量和集热效率优化；c)太阳能保证率优化。采用三步优化法模拟得到复合系统的最佳VAR区间为[0.049,0.065],即1m2集热面积的优化配置水箱容积为50L-60L。2)根据建筑能耗模拟和太阳辐射模拟分析,得到太阳能集热面积为48.52m2,确定VAR=0.057,蓄热水箱体积为2.75m3。采用上述配置,太阳能热水系统典型日有效集热量为525.49MJ,其余热负荷281.60MJ由热泵承担,太阳能占建筑总负荷的65.11%。全年供暖期太阳能有效集热量为33773.72MJ,配套热泵供热量为20189.71MJ,太阳能集热系统与热泵系统热量比为8：5。3)将复合热源与单一热源全年供暖能耗模拟比较,复合热源模式下热泵能耗为3209.25kWh,单一热源模式下能耗5753.18kWh,复合热源节能2543.93kWh。复合热源的初投资高出单一热源25285元,利用节能回报,可以在不到8年时间里回收投资。4)考虑生命周期15年,将复合热源与传统热源比较,采用费用年值法将复合热源与燃气锅炉、燃油锅炉、电辅助太阳能供暖系统比较得知,复合热源初投资为78185元,年运行费用为1765元,费用年值最低,为10912元／年。复合热源每年能节省标准煤为2.30吨、节省碳排放量为1.63吨。本文有3个创新点,提出VAR作为太阳能集热系统优化研究参数；建立VAR的三步优化研究法；建筑能耗和热泵耦合的逐时能耗模拟。本文的研究成果对研发高效、节能、环保的辐射暖通系统具有很好的参考价值。