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【摘要】 能源和环境是影响我国国民经济持续稳定发展的重要因素,实现能源的稳定可持续发展已成为我国的基本国策之一。住宅建筑太阳能-地源热泵系统作为一项新的建筑节能技术,综合利用了地热能和太阳能两种可再生能源,具有节能、环保的独特优势,越来越受到人们的关注。本文分别模拟了三个热工分区内六个代表性城市(严寒地区A区的哈尔滨,严寒地区B区的沈阳,寒冷地区的北京、西安、济南和夏热冬冷地区的上海)的住宅建筑空调连续运行和间歇运行的负荷特性,并对模拟结果进行了分析对比；提出了一套将住宅建筑太阳能热水系统和地埋管地源热泵系统结合起来的住宅建筑太阳能-地源热泵复合系统；模拟分析了系统在不同运行工况下的地下温度场的变化。首先,利用DeST软件模拟计算了六个代表城市住宅建筑的全年逐时冷热负荷及空调连续运行和间歇运行的负荷,分析了夏季空调连续运行和间歇运行的负荷特点。其次,给出了住宅建筑太阳能-地源热泵复合系统的设计方法及不同工况下的运行策略。然后,利用“地热之星”软件模拟了寒冷及夏热冬冷地区的住宅建筑采用单一地源热泵系统(包括夏季空调连续运行和间歇运行两种情况)和复合系统(仅包括夏季空调间歇运行一种情况)的地下温度场。通过对模拟结果的分析,得出了位于不同城市的住宅建筑夏季空调间歇运行和连续运行时的地下温度场的变化情况,同时得出了适用该复合系统的地区及不同的适用地区利用太阳能系统向地下蓄热所需的时间。最后,在对单一地源热泵系统和复合系统运行费用比较的基础上,分析了该复合系统的经济性和可行性。
【关键词】 住宅建筑； 太阳能； 地源热泵系统； 空调间歇运行； 地下温度场；
ABSTRACT 4-5
摘要 6-9
第1章 绪论 9-16
1.1 课题研究背景 9
1.2 课题研究意义 9-10
1.3 地源热泵与太阳能的国内外发展现状 10-13
1.3.1 地源热泵的国内外发展现状 10-12
1.3.2 太阳能利用技术的国内外发展现状 12-13
1.4 太阳能-地源热泵复合系统的国内外发展现状 13-15
1.5 本文研究的主要内容 15-16
第2章 严寒、寒冷及夏热冬冷地区住宅建筑负荷特性 16-37
2.1 住宅建筑空调应用现状及存在的问题 16-17
2.1.1 住宅建筑空调应用现状 16
2.1.2 住宅建筑空调存在问题 16-17
2.2 模型基本概况 17-19
2.3 严寒地区住宅建筑负荷特性 19-25
2.3.1 模拟计算及结果 19-25
2.4 寒冷地区住宅建筑的负荷特性 25-33
2.4.1 模拟计算及结果 25-33
2.5 夏热冬冷地区住宅建筑的负荷特性 33-36
2.5.1 模拟计算及结果 33-36
2.6 本章小结 36-37
第3章 住宅建筑太阳能-地源热泵复合系统的设计 37-51
3.1 住宅建筑太阳能热水系统存在的问题 37
3.2 住宅建筑太阳能-地源热泵系统的设计 37-47
3.2.1 太阳能热水系统的设计 38-45
3.2.2 地源热泵系统的设计 45-47
3.3 住宅建筑太阳能-地源热泵系统的运行与控制策略 47-49
3.3.1 住宅建筑太阳能-地源热泵系统的运行 47-48
3.3.2 住宅建筑太阳能-地源热泵系统的控制策略 48-49
3.4 本章小结 49-51
第4章 复合系统设计举例及地下温度场的模拟 51-68
4.1 北京某住宅建筑太阳能-地源热泵系统的设计 51-56
4.1.1 基本资料 51-52
4.1.2 太阳能-地源热泵复合系统设计 52-54
4.1.3 地下温度场的模拟 54-56
4.2 济南某住宅建筑太阳能-地源热泵系统的设计 56-60
4.2.1 基本资料 56-58
4.2.2 模拟结果的分析对比 58-60
4.3 西安某住宅建筑太阳能-地源热泵系统的设计 60-63
4.3.1 基本资料 60-62
4.3.2 模拟结果的分析对比 62-63
4.4 上海某住宅建筑太阳能-地源热泵系统的设计 63-66
4.4.1 基本资料 63-64
4.4.2 模拟结果的分析对比 64-66
4.5 经济性比较 66
4.6 本章小结 66-68
第5章 结论与展望 68-70
5.1 结论 68-69
5.2 展望 69-70
参考文献 70-73
致谢 73-74
攻读硕士期间论文发表情况 74
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