文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:
太阳能与地埋管热泵联合采暖实验研究
唐志伟蔡博张宏宇韩雅芳
北京工业大学环境与能源工程学院,北京100124,tangzhiw@,Tel:**********
摘要:本研究针对一栋220平方米的建筑物,建立了一套太阳能光热和地埋管热泵联合采暖空调系统。结合别墅使用特点,以冬季采暖负荷作为建筑物的能量需求,在此基础上对太阳能和地埋管系统的供暖性能进行了实验研究。从是否满足建筑物能量供给和经济性两方面考察太阳能地埋管热泵联合采暖空调系统。分析了在蓄热期间,地埋管换热器进水温度、换热量、土壤温度等参数的变化,并对热泵机组的制热能力和联合采暖的供热能力在蓄热前后进行了实验对比分析。从而得到土壤温度的提高,有利于热泵机组运行,土壤温度提高3℃,热泵机组制热能力提高8%,太阳能光热和地埋管热泵联合采暖切实可行。
关键词:太阳能、地埋管热泵、联合采暖
前言
季节性蓄热在国外已有类似应用[1-3],但在国内研究较少,尚处于理论和模拟研究阶段[4]。本文对太阳能、地埋管热泵联合采暖空调系统性能及太阳能跨季节土壤蓄热特性进行了实验研究[5]。
某220平方米别墅,坐落在北京郊区,上下二层,单层建筑面积110平方米,。本建筑物按节能65%设计标准进行建设,外墙结构为200mm 混凝土+60mm 聚苯板保温+18 mm 纯石膏板, W/(m2·K),屋面选用加气混凝土保温屋面, W/(m2·K),楼板结构为25 mm 水泥砂浆+80 mm 钢筋混凝土+20 mm 水泥砂浆,/(m2·K),外窗选用普通中空玻璃(中空12 mm), W/(m2·K),。经计算,/㎡。考虑最不利工况,本建筑物采暖设计负荷取为 40 W/㎡,总热负荷为。
2、太阳能和地埋管热泵的配置
地埋管热泵系统承担建筑物采暖70%的基本负荷,太阳能光热系统承担建筑物采暖30%的调峰负荷。夏季和过度季节可以利用太阳能光热系统向地下蓄热,采暖初期和采暖末期利用太阳能光热系统或地埋管热泵系统进行采暖,采暖高峰期利用地埋管热泵系统和太阳能光热系统联合采暖。图1为太阳能和地埋管热泵联合采暖流程图。
Figure1. Schematic diagram of solar-ground source heat pump system
图1太阳能-地埋管热泵联合供暖系统
(1)太阳能光热系统
kW的热量,主要由真空管太阳集热器、循环水泵和水箱组成,系统示意图如图2所示。实验选用2组JB7415-50的太阳能集热器,,。
Figure 2. Schematic diagram of solar collecting system
图2太阳能光热系统示意图
Figure 3. Underground pipe system diagram
图3 地埋管系统图
(2)地埋管热泵系统
kW的热量,主要由热泵机组、循环水泵、地埋管系统和室内散热系统组成,系统示意图如图3所示。热泵机