【摘 要】
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当今世界对能源的依赖和需求与日俱增,推进可再生能源技术的利用,降低建筑能耗,已经成为暖通空调领域重要研究方向。低温水源相变系统可利用储存在河流、湖泊、海洋中的太阳能作为空调冷热源,属于可再生能源范畴。通过提取可观的相变潜热,其运行可以突破常规水源热泵的水源温度限制,减少对水资源消耗,同目前较为成熟的土壤源热泵系统相结合,与同单一系统相比也能够发挥其稳定高效的优势。由于目前的可供研究的相关应用有限,
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当今世界对能源的依赖和需求与日俱增,推进可再生能源技术的利用,降低建筑能耗,已经成为暖通空调领域重要研究方向。低温水源相变系统可利用储存在河流、湖泊、海洋中的太阳能作为空调冷热源,属于可再生能源范畴。通过提取可观的相变潜热,其运行可以突破常规水源热泵的水源温度限制,减少对水资源消耗,同目前较为成熟的土壤源热泵系统相结合,与同单一系统相比也能够发挥其稳定高效的优势。由于目前的可供研究的相关应用有限,有必要通过仿真模拟方式对该类系统可调节的部分新运行参数(峰值含冰率,乙二醇循环温差等)的取值与优化方向,以及其与土壤源系统的耦合运行机制进行一定探究。本文以南京某住宅小区低温水源相变与土壤源热泵联合供暖系统为研究对象,建立选定配置和负荷下的系统模型,并以峰值含冰率、乙二醇循环温差、调峰启动阈值为基础,分析并统计了供暖季运行主要设备功耗、平均能效、制冰小时数、平均含冰率与耗水量等运行参数。研究发现,在合理的研究范围内,供暖季峰值含冰率的提升会改变泵的流量工况,从而降低冰浆泵功耗,增加乙二醇循环泵功耗,分析可知该变化趋势均为源侧换热情况改善的结果;乙二醇循环温差的提升则对冰浆形成效率具有积极影响;对供暖季平均能效的分析发现高峰值含冰率条件下的低乙二醇循环温差会导致系统能效的降低;在上述条件下提升循环温差至两者设定值相互匹配的过程中,平均能效可不断获得优化。针对上述运行特性和取得较高能效值的优化方向,结合优化算法设定了不同控制策略和范围下含冰率与循环温差匹配寻优方案。分析各匹配结果发现,联合供暖系统最优能效的获得并不是总在低温水源相变能效最优的情况下取得,相比于以总能效为优化目标,以低温水源能效为目标的匹配结果在低含冰率和温差的寻优范围组倾向于有更高的优化结果;上述结果差异随调峰启动阈值提升逐渐减小,且调峰启动阈值在初期对总能效提升的影响大于后期。在分析与南京水文气候条件相似的城市应用适宜性的过程中,选取初次制冰日、最后制冰日、制冰期、制冰小时数和平均含冰率等体现应用效果的运行数据,发现长江流域地区六个所研究城市中最适宜应用低温水源相变系统的城市为合肥;随后为杭州,上海;武汉,宜昌,南昌适宜性次之。以上研究结果可为相似配置条件下低温水源相变与土壤源耦合系统的调试与优化提供一定参考依据。
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