空气源热泵供热系统适宜性研究

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随着我国经济的不断发展,人民对能源的需求量也不断增加,同时“碳中和”与“碳达峰”的程度不断推进,对二氧化碳排放的限制也日益增加。长远角度看能源供应量的不足以及对碳排放量的限制必然会影响我国经济的快速发展。空气源热泵作为清洁能源的代表有着良好的节能、减排效果。但其制热效果受到室外温度以及结霜程度的影响。如何判断空气源热泵适合应用的地区以及如何公平的对其适宜性程度进行评价即为本文研究的主要问题。首先通过调研得知公共机构建筑能源存在着较多浪费,所以选择公共机构建筑作为研究的对象。以省份为划分依据,根据三种公共机构建筑的用特点,在TRNSYS中建立建筑模型,选用Meteonorm中的气象参数对公共机构建筑的热负荷进行模拟,并根据调研得到的公共机构建筑数量计算各地区热负荷需求总量。其次分析空气源热泵的运行工况,以结霜图谱为理论依据将空气源热泵的结霜与否转变为受室外干球温度以及相对湿度共同影响的判断结果。通过对各地区全年8760h逐时气象参数进行统计,分析得到不同地区空气源热泵冬季供热运行的结霜程度。并选取热工区域的代表城市进行对比分析,其中严寒地区与夏热冬冷地区较为严重,寒冷地区相对于前两者程度较轻。再次结合各地区结霜工况的判断,将结霜条件对制热量的影响进行定量计算,并在TRNSYS中建立空气源热泵供热系统模型,模拟得到全国不同地区三种公共机构建筑空气源热泵供热运行工况。从次根据评价指标的构建原则,从能耗、经济、环境、技术四个方面选取评价指标并建立评价体系。选用熵权法确定权重,并采用综合指数法计算得到空气源热泵适宜性评价结果。最后通过Arc GIS绘制适宜性分布图将得到的适宜性评价结果,并进行可视化分析。得到各地区公共机构建筑空气源热泵运行COP结果以及空气源热泵供热系统适宜性综合得分。从COP运行结果来看南方地区优于北方,夏热冬暖地区与温和地区由于没有结霜以及低温的影响运行工况明显好于其他地区。但综合负荷需求、经济、环境以及技术性来看,河北、山东、北京有着较好的空气源热泵应用适宜性,综合得分分别为0.6052、0.5682、0.5197。
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