基于溶液除湿和太阳能—地热能复合能源的温湿度独立控制系统模拟研究

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面对日益增长的空调系统能耗以及国家对节能减排的高度重视,如何在保证人民居住环境满足舒适性要求的前提下,减少空调能耗是亟需解决的问题。因此本文提出一种将太阳能和地热能这两种可再生能源与溶液除湿技术相结合的温湿度独立控制空调系统,并对此展开研究。首先,建立系统关键部件数学模型,并通过文献实验与数值模拟的方法对模型进行验证,检验了除湿器及地埋管模型的准确性,为进一步搭建完整的系统提供条件。其次,详细介绍了系统的组成及工作原理,并以南昌市某建筑面积为4420.5m~2的办公楼为对象,使用TRNBuild建立建筑的负荷模型并求解,得到建筑的最大冷负荷为530.3k W,最大热负荷为433k W。在此基础上对系统设备参数进行初步选型计算,并在TRNSYS中搭建完整的溶液除湿和太阳能-地热能复合能源的温湿度独立控制系统。通过分析太阳能及地埋管对系统的影响以选择更适合的参数。结果表明:地埋管管井数量为86口时最大出口水温下降到32℃,满足要求。同时集热器倾角为10°,朝向南时所能接收的太阳辐射最大,此时集热器面积为1055m~2,蓄热水箱体积为225m~3时更为适合此系统。再次,对系统全年运行工况进行模拟,从系统营造室内热湿环境及系统性能两方面进行分析。结果表明:本文构建的系统具有很好的营造室内热湿环境的能力,系统制热季节能效比EERw为4.46,制冷季节能效比EERS为4.29,全年性能系数APF为4.33,与传统空调系统相比有较高的节能性。之后针对系统土壤热平衡进行优化,发现分别采用过渡季节补热和制热季补热两种优化方式的系统运行20年后土壤温度分别为18.79℃和17.67℃,机组制冷COP接近额定值,没有较大波动,说明优化后的系统长期运行稳定性较好。最后,采用CFD技术对房间气流组织进行模拟,发现下送风的方式更适合本文建立的采用顶板辐射制冷及小风量等温送风的空调系统。同时与传统一次回风空调系统相对比,进一步说明了本文建立的THIC系统在控制室内舒适性方面的优势。
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