兰州地区太阳能—地下水源热泵系统的数值模拟与节能分析

兰州地处西北地区,有着丰富的太阳能资源和地下水资源。为了充分利用兰州地区的这些自然资源,减少煤的使用量,实现环保要求,本文对该地区采用太阳能低温水源热泵辅助供暖型式进行了系统的设计与运行模拟,以分析该系统在兰州地区推广应用的可能性。 本文选取兰州地区某节能办公楼为建筑模型,利用清华大学开发的建筑热环境设计模拟工具包(DeST),计算了供暖季节的逐时空调负荷,模拟结果得出建筑最大负荷与逐时最大负荷,两者相差11%左右,前者可作为末端设备选取依据,后者则可以作为热源装机容量的选取依据。系统由热管真空管型太阳能集热器热水集热,混合式蓄热水箱低温蓄热,低温水源热泵作为辅助热源,风机盘管作为供暖末端。 以逐时气象参数和逐时空调负荷为基础,对太阳能-地下水源热泵空调系统进行设计,并用C++Builder编制运行模拟程序。为了使太阳能低温水源热泵辅助供暖系统的技术经济性能最佳,进行了大量的试算,得出在兰州地区节能办公楼使用太阳能-地下水源热泵系统中热管式真空管集热器的较佳集热面积约为建筑面积的20.7%,蓄热水箱的蓄热容量为90L/m2(集热器面积),此时太阳能保证率为75.6%。这些结论为以后太阳能-地下水源热泵系统在该地区的应用设计提供了参考依据。 结合系统运行的情况,利用费用年值法对该系统与传统的集中供暖系统及电热膜取暖系统进行了经济性比较分析,结果表明该系统费用年值及污染物排放量较集中供暖系统和电热膜取暖系统低。太阳能-地下水源热泵系统在兰州地区有一定的发展潜力和经济竞争性。