李雪峰,李思琦,马坤茹

• 1:河北科技大学建筑工程学院
• 2:河北省数据中心相变热管理技术创新中心

摘要(Abstract)：

为了提高空气源热泵采暖系统的热效率,开发了可同时吸收太阳辐射和空气中热量的直膨式太阳能/空气源热泵(DX-SASIHP)机组采暖系统。利用Matlab软件以多元非线性回归方法建立了DX-SASIHP机组的半经验数学模型,并利用TRNSYS 17软件二次开发功能建立新模块(TYPE 200),在新模块的基础上建立DX-SASIHP机组和空气源热泵(ASHP)机组采暖系统的地板辐射仿真模型。对DX-SASIHP机组和ASHP机组在典型采暖季中的制热量、耗电功率、COP值和建筑热舒适性指标等进行对比分析,结合实测数据验证了模型的准确性。结果表明:DX-SASIHP机组采暖季月平均制热量相比ASHP机组增长17.15%;采暖季累计耗电量相比ASHP机组下降12.89%;月平均COP值相比ASHP机组增长21.38%。DX-SASIHP机组运行期间可以营造热舒适Ⅰ级的建筑环境,室内温度、PMV和PPD等建筑热舒适指标均优于ASHP机组。研究成果拓展了TRNSYS 17软件的应用范围,验证了DX-SASIHP机组在独立建筑中的实际运行性能和采暖热舒适性效果,可为今后在农村清洁能源采暖中推广DX-SASIHP机组提供理论依据。

关键词(KeyWords)： 供热与供燃气工程;DX-SASIHP;TRNSYS;多元非线性回归;半经验数学模型;性能对比

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 河北省重点研发计划自筹项目(18274518);; 河北省军民融合项目(HB19JMRH030);; 石家庄市科学技术研究与发展计划项目(185230055A)

作者(Author): 李雪峰,李思琦,马坤茹

参考文献(References)：

• [1] 曾少军,朱启贵,庄贵阳.中国碳减排现状与“低碳+”发展前景[C]//中国经济分析与展望(2016～2017).北京:中国国际经济交流中心,2017:420-433.
• [2] 吴利乐,郑源,王爱华,等.可再生能源综合利用的研究现状与展望[J].华北水利水电大学学报(自然科学版),2015,36(3):82-85.WU Lile,ZHENG Yuan,WANG Aihua,et al.Research status and prospect about comprehensive utilization of renewable energy[J].Journal of North China University of Water Resources and Electric Power (Natural Science Edition),2015,36(3):82-85.
• [3] 吴迪,胡斌,王如竹,等.我国空气源热泵供热现状、技术及政策[J].制冷技术,2017,37(5):1-7.WU Di,HU Bin,WANG Ruzhu,et al.Present situation,technology and policy of air source heat pump heating in China [J].Chinese Journal of Refrigeration Technology,2017,37(5):1-7.
• [4] 李元哲.空气源热泵在建筑节能中的应用[J].建设科技,2010(4):76-79.
• [5] 汪坤海,闫金州,邢琳,等.直膨式太阳能热泵系统仿真[J].建筑节能,2017,45(2):50-53.WANG Kunhai,YAN Jinzhou,XING Lin,et al.Simulation of direct expansion solar assisted heat pump system [J].Building Energy Efficiency,2017,45(2):50-53.
• [6] 孙晓琳.直膨式太阳能热泵热水器集热/蒸发器流道结构优化及系统运行特性分析[D].上海:上海交通大学,2016.SUN Xiaolin.Collector/Evaporator Flow Channel Shape Optimization and Operation Analysis of the DX-SAHPWH System[D].Shanghai:Shanghai Jiao Tong University,2016.
• [7] MOLINAROLI L,JOPPOLO C M,de ANTONELLIS S.Numerical analysis of the use of R-407C in direct expansion solar assisted heat pump[J].Energy Procedia,2014,48:938-945.
• [8] 赵麒瀚,赵薇,姜明明,等.寒冷地区直膨式太阳能热水系统设计与应用[J].四川水泥,2019(5):93.
• [9] 蒋绿林,胡静,侯亚祥,等.多太阳能集热蒸发器并联热泵系统的实验研究[J].太阳能学报,2018,39(7):1822-1826.JIANG Lyulin,HU Jing,HOU Yaxiang,et al.Experimental study on more solar collector evaporator parallel with heat pump system[J].Acta Energiae Solaris Sinica,2018,39(7):1822-1826.
• [10] WU Jianghong,XIAN Ting,LIU Xuan.All-weather characteristic studies of a direct expansion solar integrated air source heat pump system based on PCMs[J].Solar Energy,2019,191:34-45.
• [11] 燕达,夏建军,刘烨,等.建筑环境设计模拟分析软件 DeST 第9讲冷热源与水系统模拟分析(下) [J].暖通空调,2005,35(4):42-53.YAN Da,XIA Jianjun,LIU Ye,et al.Building environment design simulation software DeST(9):Simulation and analysis of cooling/heating plants(part2)[J].Heating Ventilating and Air Conditioning,2005,35(4):42-53.
• [12] 季杰,赵方亮,黄文竹,等.直膨式太阳能热泵制热性能的对比研究[J].太阳能学报,2016,37(10):2578-2584.JI Jie,ZHAO Fangliang,HUANG Wenzhu,et al.Contrastive research of heating performance of direct expansion solar assisted heat pump system[J].Acta Energiae Solaris Sinica,2016,37(10):2578-2584.
• [13] 何晓群,刘文卿.应用回归分析[M].4版.北京:中国人民大学出版社,2019.
• [14] 杨少刚.基于TRNSYS地埋管地源热泵变流量系统仿真研究[D].济南:山东建筑大学,2016.YANG Shaogang.The Simulation Study of Ground-Source Heat Pump Variable Flow Rate System Based on TRNSYS[D].Jinan:Shandong Jianzhu University,2016.
• [15] 董旭.太阳能/空气能蒸发集热器一体化热泵冷剂直热供暖装置性能及效益的研究[D].太原:太原理工大学,2018.DONG Xu.Research on Performance and Benefit of Solar Integrative Air Source Heat Pump with Direct Heating by Refrigerant[D].Taiyuan:Taiyuan University of Technology,2018.
• [16] 巩学梅.太阳能热水与地源热泵技术在建筑节能中的应用与优化[M].北京:中国电力出版社,2019.
• [17] 胡晶晶,杜震宇.太阳能供暖系统用即热式蓄热水箱热工性能的试验研究[J].太原理工大学学报,2019,50(4):510-516.HU Jingjing,DU Zhenyu.Experimental study on the thermal performance of the instantaneous hot water storage tank for solar heating system[J].Journal of Taiyuan University of Technology,2019,50(4):510-516.
• [18] WU Pin,WANG Zhichao,LI Xiaofeng,et al.Energy-saving analysis of air source heat pump integrated with a water storage tank for heating applications[J].Building and Environment,2020,180:107029.
• [19] 施跃,张江水,孙涛,等.基于Fluent模拟的地埋管周围不同蓄热体温度场变化分析[J].河北科技大学学报,2019,40(6):512-519.SHI Yue,ZHANG Jiangshui,SUN Tao,et al.Analysis of temperature field changes of different regenerators around buried pipes based on Fluent simulation[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2019,40(6):512-519.
• [20] 王子驰,雷炳银,康利改,等.不同运行策略下的分布式系统多目标分析[J].河北科技大学学报,2020,41(2):191-200.WANG Zichi,LEI Bingyin,KANG Ligai,et al.Multi-objective analysis of distributed energy system under different operation strategies[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2020,41(2):191-200.