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套管式相变蓄能地板作为一种新型供暖末端技术,其内部的相变蓄能材料具有蓄存太阳辐射热量的能力,为解决太阳能供暖过程中供求不匹配的问题提供了可能,促进了清洁供暖技术的推广。本文通过建立相变蓄能地板模型,采用Trnsys仿真软件对系统进行模拟研究,以分析相变蓄能地板供暖建筑的热性能。套管式相变蓄能地板主要由套管封装的相变蓄能装置和地板结构层组成。套管相变蓄能装置其内管为热水管路,内外管之间填充相变材料,通过管间壁换热实现相变材料的蓄放能。本文采用显比热容法建立了二维套管相变蓄能地板数学模型,基于Trnsys软件模块框架和Fortran语言开发了新型套管相变蓄能地板模块Type178和Type179,并通过实验测试数据与模拟值进行误差和一致性分析,证明了所建模型的准确性。为研究套管相变蓄能地板与太阳能热源结合情况下供暖系统的热性能,建立了太阳能套管式相变蓄能地板供暖模型,采用单因素法分析了管间距、相变层厚度、熔化及凝固温度、太阳能集热器面积对系统热性能的影响,并分别以室内平均温度和室内温度波动为目标,通过多因素正交试验法进行因素水平和显著性水平分析,得出最优组合和各因素对目标影响的显著性水平。太阳能为热源的供暖系统,无法保证连续稳定供暖,需要设置辅助热源,本文建立了基于太阳能和谷价电运行的套管式相变蓄能地板供暖系统。建立了同时考虑节能性和经济性的综合评价指标CEI,通过Trnopt优化工具的基于粒子群优化的混合广义搜索方法,对系统的管间距、相变层厚度、太阳能集热面积和谷价电加热时间进行优化。通过案例分析,经过系统优化后与初选系统相比费用年值降低率为58%,运行费用降低了38%。经济性分析结果显示,相比于电锅炉系统运行费用降低率为60%,相比于太阳能辅电系统降低率为28.2%,相比于谷价电蓄能系统降低率为13.1%。节能性分析结果显示,相比于谷价电蓄能系统节能率为31.8%,相比于电锅炉系统节能率为31.6%。环境效益结果显示与谷价电蓄能系统相比单位面积年碳排放减少量为22.78kgCO2/m2,与电锅炉系统单位面积年碳排放减少量为22.59kgCO2/m2。