文档介绍：第 32 卷第 4 期太阳能学报 Vol132, No1 4
2011 年 4 月 ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA Apr1 , 2011
文章编号: 0254-0096(2011)04-0496-05
太阳能与土壤源耦合供暖系统的实验研究
张伟, 朱家玲, 胡涛
( 天津大学机械工程学院地热研究培训中心, 天津 300072)
摘要: 在分析太阳能、土壤源热泵及联合供热特点的基础上, 研究了太阳能热泵独立系统、土壤源耦合热泵系统
运行模式的制热性能和节能效果, 建立了太阳能蓄能- 热泵耦合热泵系统的供暖模式及优化模型。通过采暖季初
期的太阳能蓄能、供暖, 土壤源热泵独立供暖及太阳能- 土壤源耦合热泵供热的实验研究, 验证了太阳能- 土壤源耦
合热泵供暖模式的可行性和经济性, 对比了太阳能- 土壤源耦合热泵与单独运行土壤源热泵的系统性能。在整个
供暖期内, 太阳能- 土壤源耦合热泵系统热泵机组平均 COP 为 4. 33, 系统 COP 为 3. 98, 系统性能优于任一独立系
统。对于热泵容量 2. 5kW 的实验机组, 供暖系统冬季可节电 2100kWh, 综合经济效益显著。
关键词: 太阳能- 土壤源耦合系统; 蓄能; 实验研究; 经济性评价
中图分类号: TK511+ 1 2 文献标识码: A
太阳能的间歇性、不稳定性、能流密度低等缺陷太
0 引言,
阳能热泵独立供热系统需要配置很大的集热器面积
太阳能-土壤源耦合热泵系统( Solar-Ground 和水箱容量, 使太阳能热泵的造价偏高[ 6] 。
是将太阳能集热系统耦合
Source Heat Pump System) 太阳能-土壤源热泵耦合系统( SGSGPS) 克服了
到地源热泵系统中的装置, 该装置目前还处于研究单独利用土壤源热泵系统和太阳能热泵系统能效低
阶段, 将其应用到实际工程中还有很多技术问题需
等缺陷, 提高了热泵系统的性能。本文通过实验研
要解决。太阳能-土壤源热泵系统可实现太阳能热
究来评价太阳能-土壤源热泵耦合系统不同运行模
泵、土壤源热泵、太阳能土壤源热泵、太阳能土壤蓄
- - 式下的效率及性能。根据土壤源热泵和太阳能热泵
能等多种循环模式[ 1, 2] 。
的特点, 确定太阳能-土壤源热泵耦合系统的供暖模
目前对于太阳能) 土壤源热泵联合运行方面的
式: ¹ 在供暖初期和末期的日照时段, 用太阳能热泵
研究还较少, 主要集中在对太阳集热器集热效率、土
进行供暖在太阳能辐射强度不足时采用太阳能
壤温度场的分布、太阳能利用系数、经济性等方面的, , -
[ 3~ 5] 土壤联合供暖模式进行供暖, 夜间或阴雨天采用土
研究。本文通过实验研究分析太阳能-土壤源耦
壤源热泵模式供暖在供暖中期天气晴好的白
合热泵系统不同运行模式的制热性能和节能效果, ; º ,
天采用太阳能土壤联合供暖雨雪天采用土壤源
优化了太阳能蓄能-热泵耦合热泵系统的供暖模式, , - ,
通过与其它形式热泵的对比, 验证了太阳能-土壤源热泵模式供暖。
耦合热泵供暖模式的可行性和经济性。 2 系统和方案
1 太阳能- 土壤源热泵耦合供暖系统