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热泵热水系统相对于其他众多的热水供应方式,其节能高效环保的优点使其在建筑热水集中供应领域的地位日益凸显,而热泵系统在夏热冬暖地区的应用有着优越的天然气候条件及地质条件,本文以南宁某卫生学校的地源热泵耦合空气源热泵热水系统为研究对象,结合夏热冬暖的地区的气候条件,开展了实验研究、理论分析和仿真模拟计算,主要的研究内容及成果如下:(1)对该热水项目的供热需求及设备匹配进行了分析,包括对热泵机组的供热能力、地埋管系统的换热能力及供水需求流量的计算,评价了该套热水系统的适用性及实用性,计算结果表明该套热水系统完全能够满足建筑热水需求。(2)通过对热水系统在不同环境温度下的实验研究与分析,总结了用户用水及系统运行规律。随着环境温度的降低,热泵机组的运行性能略有下降,当环境温度为15℃时,地源热泵机组COP和系统COP分别为3.72和3.24,空气源热泵机组的COP和系统COP分别为3.1和2.83;当环境温度为8℃时,地源热泵机组COP和系统COP分别为3.43和2.96,空气源热泵机组的COP和系统COP分别为2.45和2.15;分别探讨了冷凝器出水温度和机组负荷率对2台地源热泵机组运行性能的影响,提出了应该优先满足1号机组供热能力的节能运行方案,该运行方案可使得两台土壤源热泵机组的平均COP提高0.08;分析了不同环境温度下两种热泵机组的制热贡献率,环境温度为15℃时,地源热泵机组的制热贡献率为74%,空气源热泵机组占26%,而当环境温度降为8℃时,地源热泵机组的制热贡献率已达82%,空气源热泵机组的制热贡献率降为18%,环境温度降低将会使得系统对地源热泵机组的依赖程度更高。(3)根据系统在不同季节下的运行特性,分别对此建立了热水系统的能量流(火用)分析模型,计算了不同季节下热水系统及各设备的(火用)损失、(火用)损率和(火用)效率;整个热水系统在冬季的总(火用)损为351.3kw、(火用)效率为0.415,过渡季节的总(火用)损为356.9kw、(火用)效率为0.338,夏季的总(火用)损为215kw、(火用)效率为0.224;地源热泵机组和空气源热泵机组是系统产生(火用)损失的重要环节,在冬季、过渡季节和夏季,地源热泵机组的(火用)损率分别达到45.8%、46.7%和85.2%,而空气源热泵机组在冬季和过渡季节的(火用)损率分别为41%和41.6%,(系统为简化控制,空气源热泵机组夏季不运行),因此降低热泵机组的能量损失是提高系统能量转化效率的关键所在;各子系统的(火用)效率从大到小排序为:输配管路>系统水泵>地源热泵机组>空气源热泵机组,其中空气源热泵机组在冬季的(火用)效率较地源热泵低19.6%,过渡季节低了36.3%,因此地源热泵机组比空气源热泵具有更高的能量转化效率和更佳的热力完善度;通过在低温环境下与传统化石能源热水设备的(火用)分析对比研究发现:地源热泵机组的(火用)效率可达到传统热水设备平均值的2.7倍,而空气源热泵机组的(火用)效率可达到传统热水设备平均值的2.1倍,可见热泵热水机组的节能高效优势突出。(4)针对土壤源热泵系统运行中存在的土壤热失衡问题,采用TRNSYS软件对本课题研究的地源热泵系统进行了仿真计算,结果表明地源热泵机组全在年供热水运行(学校寒暑假除外)的工况下,土壤温度的年平均变化幅度很小,基本保持稳定,系统设计较为合理,系统运行稳定。