太阳能跨季节储热耦合热泵系统性能影响因素分析
太阳能供热系统的性能分析与评估
太阳能供热系统的性能分析与评估随着环境保护意识的提高和能源紧缺问题的加剧，太阳能供热系统作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了越来越多的关注。
然而，对于太阳能供热系统的性能分析与评估，仍然存在一些挑战。
本文将从不同角度探讨太阳能供热系统的性能，并提出一些评估指标。
首先，我们来看太阳能供热系统的热效率。
太阳能供热系统主要通过太阳能集热器将太阳辐射能转化为热能，再通过热交换器将热能传递给热水或者其他载体。
热效率是评估系统性能的重要指标之一。
热效率的高低直接关系到系统的能源利用效率。
因此，我们需要对太阳能集热器的转换效率、传热效率以及传热损失进行综合考虑，以评估系统的热效率。
其次，太阳能供热系统的稳定性也是一个重要的评估指标。
太阳能供热系统的供热能力受到太阳辐射的影响，因此在太阳辐射不稳定或者无法满足需求时，系统的供热能力可能会受到限制。
为了评估系统的稳定性，我们可以考虑系统的储能能力和备用能源供应情况。
如果系统能够储存一定量的热能，并且在太阳辐射不足时能够通过备用能源进行补充，那么系统的稳定性就会得到提高。
此外，太阳能供热系统的经济性也是需要考虑的因素。
太阳能供热系统的建设和运行成本相对较高，因此需要评估系统的经济性，以确定其是否具有投资价值。
在评估系统的经济性时，我们可以考虑系统的回收期、投资回报率以及运行成本等因素。
如果系统的回收期较短，投资回报率较高，并且运行成本较低，那么系统的经济性就会更好。
另外，太阳能供热系统的环境影响也是一个需要关注的问题。
太阳能供热系统的建设和运行过程中，可能会产生一些环境污染物，例如废水、废气等。
为了评估系统的环境影响，我们可以考虑系统的废水处理能力、废气排放情况以及对环境的影响程度。
如果系统的废物处理能力较强，废气排放较少，并且对环境的影响较小，那么系统的环境影响就会得到降低。
综上所述，太阳能供热系统的性能分析与评估是一个复杂而重要的任务。
在评估系统性能时，我们需要综合考虑热效率、稳定性、经济性以及环境影响等因素。
太阳能跨季节储供热系统经济分析方法研究
太阳能跨季节储供热系统经济分析方法研究太阳能跨季节储供热系统经济分析方法研究在当今世界能源供应的不确定性和环境保护意识的提高下，寻求可再生能源替代传统能源已成为当务之急。
太阳能作为一种清洁、可持续的能源，其应用前景广阔。
太阳能供热系统是其中一种有效利用太阳能的方式，通过吸收太阳能热量，将其转化为供热能源。
然而，太阳能供热系统在季节变化中存在着热能供应不稳定的问题，而跨季节储供热系统则能有效解决这一问题。
本文将对太阳能跨季节储供热系统的经济分析方法进行研究。
首先，我们需要进行系统建模，将太阳能供热系统分为太阳能收集部分、储能部分和供热部分。
太阳能收集部分通过太阳能集热器将太阳能转化为热能，储能部分通过储热设备将多余的热能储存起来，供热部分通过热交换器将储存的热能释放，供应给用户。
其次，我们需要对太阳能跨季节储供热系统的经济性进行评估。
首先是建设成本的估算，包括太阳能收集器、储热设备、供热设备等的购置费用。
其次是运行成本的估算，包括系统维护费用、能耗费用等。
同时，还需要对系统的寿命进行分析，以确定系统的经济寿命。
最后，通过现金流分析方法，将系统的投资成本与收益进行对比，计算出系统的投资回收期、净现值和内部收益率等指标，来评估系统的经济效益。
然后，我们需要考虑到多种因素对太阳能跨季节储供热系统经济性的影响。
首先是能源价格的变动，太阳能供热系统能够降低用户的能源消耗成本，但能源价格的变动会直接影响系统的经济性。
其次是用户需求的变化，用户的热能需求量和热能使用方式的改变都会对系统的经济效益产生影响。
再次是政府政策的支持程度，政府的补贴政策和税收优惠政策都能够提高太阳能供热系统的经济性。
最后，我们需要对太阳能跨季节储供热系统的经济分析方法进行优化。
如何选择合适的评估指标、确定合理的模型参数，将直接影响到经济分析的准确性和可靠性。
同时，还需要考虑到系统运行中存在的不确定性因素，如天气状况的变化、能源价格的波动等，通过灵活的评估方法来较好地应对不确定性。
太阳能跨季节储热建筑供热系统及土壤储热实验分析
天津市科技支撑计划项目（07ZCKFSF00400） 作者简介：王恩宇，（1970- ），男，副教授，主要从事燃烧技术、可再生能源利用及建筑节能技术等。
太阳能跨季节储热建筑供热系统及土壤储热实验分析王恩宇 齐承英 杨华 张慧川 吕延松（河北工业大学能源与环境工程学院，天津，300401）摘 要 根据天津城郊别墅类建筑的冷热负荷特点，设计建立了太阳能跨季节储热建筑供热系统。
该系统采用土壤蓄热实现夏季太阳能的跨季节储存，冬季采用太阳能热水或利用热泵提取土壤蓄热进行建筑供热，实现了太阳能的跨季节储热与热泵系统联合运行。
短期的实验数据表明，在36天时间内，储热区土壤温度平均升高了1.3℃，采用垂直埋管换热土壤蓄热系统实现太阳能的跨季节储存是可行的。
长期储热效果有待进一步研究。
太阳能跨季节储存及热泵联合供热系统的设计应注意各子系统的合理匹配，以提高系统综合能效。
关键词 太阳能 跨季节储热 地源热泵 建筑供热A SOLAR ENERGY SYSTEM WITH SEASONAL STORAGE FOR BULIDING HEATING AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF SOIL HEAT STORAGEWang Enyu Qi Chengying Yang Hua Zhang Huichuan Lü Yansong(School of Energy and Environment Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin, 300401)Abstract A Solar heating system with seasonal storage is designed and built for the villa buildings in Tianjin suburb. The solar energy was stored in the soil in summer, and was taken out by the ground-source heat bump for building heating in winter. The solar energy collected in winter was used directly for heating. The test data in a short-term experiment indicated that the soil temperature in the heat storage area increased averagely 1.3 centigrade degree after 36 days. The experimental results confirmed that using a vertical duct storage system for the seasonal solar energy storage is viable.. Long-term effects of the solar energy storage system will be needed further study. To design the solar energy seasonal storage and heat bump combined heating system, the reasonable subsystem design should be paid more attention to enhance energy efficiency. Keywords Solar energy Seasonal heat storage Ground-source heat bump Building Heating1．绪论在能源与环境问题日益突出的今天，地源热泵作为清洁、高效的供热空调系统正受到越来越多的关注，成为建筑空调领域的热点。
太阳能跨季节储热系统非供热季运行参数的试验毕业论文
太阳能跨季节储热系统非供热季运行参数的试验毕业论文目录1 绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.1.1发展背景 (1)1.1.2课题研究的目的及意义 (1)1.2课题的研究现状 (2)1.2.1国外研究现状 (2)1.2.2国内研究现状 (3)1.3本课题研究内容和方法 (5)1.3.1研究内容 (5)1.3.2研究方法 (5)2 太阳能跨季节储热系统非供热季简介 (6)2.1节能楼建筑概况 (7)2.2太阳能跨季节储热系统的组成 (7)2.2.1太阳能集热器 (7)2.2.2蓄热水箱 (8)2.2.3储热地埋管小井群 (8)2.3太阳能跨季节储热非供热季系统的控制过程 (9)3 太阳能跨季节储热系统的试验分析 (10)3.1 试验过程 (10)3.1.1 试验目的 (10)3.1.2试验方案 (11)3.2集热和储热过程的温度曲线分析 (11)3.3太阳能跨季节储热系统数据处理 (14)4 太阳能跨季节储热系统TRNSYS16模型 (19)4.1建立TRNSYS16模型的目的 (19)4.2太阳能跨季节储热系统模型的建立 (20)4.3太阳能跨季节储热系统模拟过程中的部件以及部件参数的设置 (21)4.4模型验证的有关计算 (23)4.4.1典型天的选择 (23)4.4.2典型天的数据计算 (24)4.4.3典型天气象数据输入及模型验证分析 (26)5 太阳能跨季节储热系统的运行策略 (28)5.1典型天的瞬时模拟 (28)5.2不同阶段典型天的运行策略 (30)5.2.1 初期典型天的运行策略 (30)5.2.2 中期典型天的运行策略 (33)5.2.3 末期典型天的运行策略 (35)5.3 最佳控制策略及下一步预测 (37)5.3.1 最佳运行策略的确定 (37)5.3.2 非供热期的预测模拟 (38)全文总结 (41)参考文献 (42)致谢 (44)1 绪论1.1课题研究背景及意义1.1.1发展背景能源是国民经济的重要基础，社会的进步和科技的发展都与之息息相关。
太阳能供暖系统的性能研究与评估
太阳能供暖系统的性能研究与评估一、引言随着人们对环保意识的逐渐提高和对节能减排的追求，太阳能作为一种绿色能源越来越受到人们的关注。
而太阳能作为一种清洁、可再生的能源，被广泛应用于供热领域，特别是太阳能供暖系统。
本文将分析太阳能供暖系统的性能并进行评估。
二、太阳能供暖系统的工作原理太阳能供暖系统主要由太阳能集热器、热储罐、泵、管路和传感器等组成。
太阳能集热器通过吸收太阳辐射能将太阳能转化为热能，热能经过热储罐存储并加以利用。
热水通过循环泵送进入暖气系统中，供暖系统将水加热后通过散热片将热量传递到室内，从而实现室内的供暖需求。
三、太阳能供暖系统的性能研究太阳能供暖系统的性能评估主要体现在以下几个方面：1. 系统的集热效率太阳能集热器用于吸收太阳能，将太阳能转化为热能，其效率直接影响到整个系统的性能。
集热效率与太阳能辐射、集热器材料、集热器工作温度等有关。
2. 系统的热储罐容量热储罐作为储存太阳能热能的场所，其容量大小与系统的使用效果直接相关。
热储罐的容量大小应根据实际供暖需求进行合理设计。
3.系统的供暖效果太阳能供暖系统的供暖效果直接影响到用户的使用体验。
供暖效果主要与室内温度控制、暖气片布局等有关。
4.系统的经济性评估太阳能供暖系统的经济性评估主要包括投资成本、使用成本、维护成本等。
太阳能供暖系统的应用需要综合考虑其经济性，如何降低成本提高使用效益是太阳能供暖系统面临的挑战。
四、评估太阳能供暖系统的性能太阳能供暖系统性能评估的几个方面已经讨论过，具体评估步骤如下：1.系统集热效率的评估通过实验测试太阳能集热器的集热效率，测试数据可以反映出集热器的效率，并可以比较不同种类的集热器效率高低。
2.热储罐容量的评估根据用户的实际需求设计热储罐容量，将热储罐的容量大小与供暖需求相匹配，以保证供暖效果。
3.系统供暖效果的评估室内环境温度是系统供暖效果的重要指标之一，可以通过测温仪获取数据，比较实际室内温度与设定温度是否一致来评估系统的供暖效果。
太阳能跨季节储热技术研究进展
Abstract: As an important technology for improving solar utilization rate and building energy conservation, seasonal thermal energy storage can solve the time-discrepancy and space-discrepancy problems of solar energy utilization. It has drawn widely attention in recent years. There are three available technologies for seasonal heat storage: sensible heat storage, latent heat storage and chemical heat storage. Sensible heat storage is a comparatively mature technology which has been implemented in a lot of large-scale demonstration plants. While latent heat and chemical heat storages are still in the stage of lab-scale experiments. This paper summarizes the current research status of these three technologies at home and abroad, analyzes their advantages and disadvantages comprehensively and indicates the research trends of seasonal heat storage technology. Key words: solar energy; seasonal thermal energy storage; heating; application
太阳能跨季节储-供热系统动态特性及运行策略研究
太阳能跨季节储-供热系统动态特性及运行策略研究太阳能跨季节储/供热系统动态特性及运行策略研究随着能源紧缺和气候变化的日益严峻，太阳能作为一种绿色可再生能源受到了人们的广泛关注。
太阳能热利用作为太阳能的一种重要利用方式，在户外供热、热水供应以及工业和农业领域中有着广阔的应用前景。
然而，由于太阳能供热的季节性和间歇性特点，太阳能热系统在供热过程中存在着一些难题，如如何在无太阳能供热条件下保持系统的稳定运行，太阳能的不稳定性如何影响系统的性能等。
对于太阳能跨季节储/供热系统的动态特性进行深入的研究，可以帮助我们更好地理解系统的运行机理，优化系统的设计和运行策略，提高系统的使用效率。
首先，我们需要分析太阳能系统的动态特性。
太阳能热系统通过太阳能集热器将太阳能转化为热能，并将热能存储下来以应对夜间或阴雨天供热。
在不同季节中，太阳能的辐射强度和日照时间存在差异，从而影响了系统的供热性能。
因此，我们需要通过实验或数值模拟的方法，研究太阳能系统在不同季节和气候条件下的热性能变化规律，了解系统在不同工况下的响应特点。
其次，我们需探讨太阳能系统在跨季节供热时的运行策略。
在冬季和夏季之间的季节交替期，太阳能的供热能力会有所下降，如何保证系统的连续供热成为一个关键问题。
一种常见的解决方法是通过热储罐储存太阳能，以充分利用太阳能资源，并在夜间或阴雨天继续供热。
不同类型的热储罐（例如，水箱、岩棉等）在存储热能时的性能差异会直接影响系统的供热能力。
因此，我们需要对不同类型的热储罐进行实验研究，了解其储热特性和影响因素。
此外，我们还需要制定合理的运行策略来保证系统的性能稳定。
根据太阳能供热系统的特点，我们可以考虑使用智能控制方法，如模糊控制、神经网络控制等，以提高系统的控制精度和响应速度。
同时，结合太阳能的日照预测等信息，可以提前调整系统的工作状态，使得太阳能热系统在季节转换时无缝切换，保证持续供热。
最后，我们需要评估太阳能系统的性能和经济效益。
热泵系统的性能分析与优化
热泵系统的性能分析与优化随着能源需求的不断增长和环保意识的逐渐提高，热泵系统作为一种可再生能源利用技术，逐渐成为人们关注的研究热点之一。
热泵系统不仅能够提供供暖和制冷，还能在热水和温水供应上起到重要的作用，极大地提高了节能减排的效果。
然而，对于热泵系统的性能分析与优化，目前仍存在着一定的挑战和难点。
本文将就热泵系统的性能分析与优化进行探讨，希望能够为相关科研人员提供一些有益的参考。
一、热泵系统的原理与种类热泵系统是一种利用制热或制冷方式改变环境温度的设备。
水源热泵、空气源热泵、地源热泵和海洋热泵等不同类型的热泵系统，其基本原理都是使用电能或其它能源，以周期的方式将低温热能转移到高温环境中，从而达到供暖和制冷的目的。
其中，地源热泵系统是当前应用最广泛的一种系统，通过在地下埋设热交换管道和地面上的热井之间来实现制热和制冷。
但由于不同地区的水源和气候条件各异，其适应的热泵系统也不尽相同。
因此，针对不同地区的能源环境，应该选择相应的热泵系统。
二、热泵系统的性能分析在实际应用中，热泵系统的性能主要指其制冷或制热能力与能耗之间的关系，以及其在不同环境条件下的能效表现。
为了对热泵系统的性能进行评价，需要对其主要参数进行测量和分析。
常见的热泵系统参数包括制热量、制冷量、制热效率、制冷效率、能耗等。
1、制热量和制冷量的测量热泵系统的制热量和制冷量是指在单位时间内，在制热或制冷模式下传递给空气、水或地面的能量。
所测量的制热量和制冷量是与环境温度和湿度等参数有关的，因此在测量过程中需要对环境参数进行严格的控制。
常用的测量方法包括热电偶法、涡街流量计法、多点测温措施等。
2、能效与能耗的分析在热泵系统中，能效是指能够传递给空气、水或地面的热能与所消耗的电力之比。
在不同环境条件下，热泵系统的能效会有所变化。
能耗是指在单位时间内，热泵系统所消耗的电力。
能耗是热泵系统运行成本和能源利用效率的重要指标。
因此，在热泵系统的性能分析中，需重视能效和能耗的测量和分析。
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河北工业大学学报 JOURNAL OF HEBEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
文章编号：1007-2373 (2010) 02-0083-05
2010 年 4 月 April 2010
太阳能跨季节储热耦合热泵系统性能影响因素分析
杨 华，周 丹，齐承英，吕延松
其中： 为流体平均温度； 为钻孔壁温；
=
(12)
为钻孔井壁至管内流体的传热热阻，计算方法如下
=+ +
(13)
其中： ， 和 分别为管内流体换热热阻、管壁导热热阻以及 回填区热阻，具体计算可参见文献 ． [6-11]
3 计算结果及分析
本文采用Visual Basic 6.0 软件编制了相应的可视化计算机模拟仿
/h
图 3 夏季储热工况的模拟结果 Fig. 3 Simulate results of underground thermal
storage mode in Summer
太阳 能集 热器 系统
太阳能集 热器
温控阀 1
水泵 1
埋地换热器储存于土壤中，通过提升土壤温度，以储存尽量多 的热量；当到了冬季时，又通过热泵系统把热量从土壤中取出， 再在系统的作用下，将所取出的热量进一步转换为用户供暖所 需热量．一个典型的太阳能—地源热泵复合系统，一般可分为 三个子系统，即：太阳能集热器系统，集热水箱系统和地埋储 热系统．系统组成示意图如图 1 所示．太阳能集热器系统的作
的集热器得热量 计算如公式 (1)
=
(1)
其中： 为太阳能集热器面积，m2； 为瞬时效率，可以参照相关国家标准（如《平板型太阳集热器性能实 验方法》(GB/T4271-2000) 等）进行测试． 可以表述为
=
(2)
其中：a 和 b 为方程系数； 和 为进出口温度，℃；I 为太阳辐射强度，W/m2．此外，通过测试也可以直 接获得太阳能集热器得热量，相应计算方程为
本文主要针对夏季储热工况下系统的性能进行模拟分析．该工况下系统的工作流程为：太阳能集热器收
集太阳辐射热使集热器内水温升高，根据温控阀 1 的设定温度控制水泵 1 的开关——当集热器内水的温度达
到设定温度时，集热器侧的循环水泵 1 开启，在泵的作用下集热器内的水和集热水箱的水进行循环换热．同
时在集热水箱的另一侧也安装有一个温控阀 2，当集热器和集热水箱换热一定时间后，如果水箱温度达到了
温控阀 2 的设定温度，那么循环水泵 2 开启，在水泵的作用下，集热水箱内的水进入地下U型管内并开始与
土壤换热，如此反复即完成一个储热工况的循环过程．
2 太阳能跨季节储热耦合热泵系统性能仿真数学模型
2.1 太阳能集热器系统 太阳能集热器系统主要包括太阳能集热器、温控阀 1 和循环水泵 1（见图 1）．一定太阳辐射强度 下
=4 / 2
其中： 为热扩散系数；d 为钻孔直径； 为运行时间． , p=1时
(10) 通常为较复杂的多阶 Bessel 函数，且当
= 1 0 0.89129+0.36081lg
0 . 0 5 5 0 8 l g2 + 3 . 5 9 6 × 1 0 3 l g3
(11)
本文采用Yavuzturk [5] 提出的负荷累积方法来进行地下温度修正，其中热影响主导期确定为 168 h． 管内换热基本方程如下
温度线上侧较稀疏．对于管壁温升，在系统刚运行的时候呈现较为明显的上升趋势，而后表现较为平稳，呈
上下浮动的状态，最高温升为 7.68 ℃，平均温升 5.3 ℃．
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河北工业大学学报
第 39 卷
从图 4 可以看出，随着系统运行时间的进行，每延米换热量逐渐减小，该夏季工况的每延米换热量最大 为 92.8 W/m，稳定在 70 W/m 左右，平均每延米换热量为 38.4 W/m．
在进行太阳能跨季节储热耦合热泵系统设计和系统运行性能分析时，需要综合考虑上述因素的优化配置，以此才
能保证系统运行可靠、经济和节能．
关 键 词 太阳能；跨季节储热；热泵；性能；模拟
中图分类号 TU1
文献标识码 A
A Study on Performance Factors of Seasonal Solar Energy
收稿日期：2009-06-11 基金项目：天津市科技支撑计划重点项目（07ZCKFSF00400）；河北省自然科学基金（E2008000063） 作者简介：杨华（1970-），女（汉族），教授，博士．
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第 39 卷
1 太阳能跨季节储热耦合热泵系统组成
太阳能耦合热泵系统就是指在夏季把太阳能集热器产生出 的高温热水，除去用户直接应用的部分外，其余热量通过竖直
= 0+ 1 + 2
(3)
其中： 0， 1， 2 为集热器得热量方程系数； 为环境温度，℃．根据集热器内流体能量平衡，可得集热器出 口温度的变化
=+
(4)
其中： 为循环流量，kg/s； 为流体比热容，J/ kg ℃ ． 2.2 集热水箱系统
集热水箱系统主要包括集热水箱、温控阀 2 和循环水泵 2（见图 1）．水箱内动态能量平衡关系如下
0 引言
在能源与环境问题已成为人类的两大社会问题的今天，采用新型、环保、可再生的能源来替代常规能源 的领域正在不断拓展 [1]．特别是近些年太阳能与地源热泵联合应用的技术取得了很大进展．董玉平等 [2] 对 太阳能—地源热泵综合系统进行了经济分析，通过与其它供暖空调系统提供生活热水方式的经济比较，指出 太阳能—地源热泵综合系统在经济效益与环保效益方面均优于其他方式．韩宗伟等 [3] 针对严寒地区，提出 太阳能—土壤源热泵相变蓄热供暖系统，并进行实验研究．王芳等 [4] 针对太阳能一地源热泵的供热量波动 性问题，对带有蓄热装置的太阳能—地源热泵系统的运行模式及其转换条件进行了研究．综上，目前对太阳 能跨季节储热耦合热泵系统的研究，主要还是针对其经济性、总运行性能等方面开展了一定的理论和实验研 究，而对影响太阳能跨季节储热耦合热泵系统运行性能的一些具体关键因素研究的很少．本文主要针对夏季 储热工况下影响系统运行性能的几个关键因素，采用 Visual Basic 软件编制系统仿真模拟程序，进行模拟计 算与分析．各个因素的模拟计算结果对太阳能—地源热泵系统的研究和工程设计有指导参考意义．
水箱温度 / ℃ 管壁升温 / ℃ 温度 / ℃
60
水箱温度 管壁升温
18
16
50
14
40
12
10
30
8
20
6
4
10
2
0
0
1 165 329 493 657 821 985 1 149 1 313 1 477 1 641 1 805 1 969 2 133 2 297 2 461 2 625 2 789 2 953 3 117 3 281 3 445 3 669 3 773 3 937 4 101 4 265
Abstract In this paper, the physical model and the unsteady heat transfer mathematical model of the seasonal solar energy storage coupled heat pump system was developed. A set of system simulation program was produced based on Visual Basic software, which can simulate and analyze performance of the entire system. Key factors which have impact to system performance were calculated such as starting temperature of collector circulation pump, storage time, the volume of water tanks and collector area ratio ( / ) and starting temperature of ground heat exchanger circulating water pump. The results show that all these simulation results have a great significance on the research and design of the system. The results should be paid great attention in matching system design and researches on operation control strategy. Key words solar energy; seasonal heat storage; heat pump; performance; simulation
本文研究的地埋储热系统采用的是垂直 U 型管埋地换热器．地下储热过程可以通过经典的圆柱热源模型 进行求解．对于无限大各向同性介质内垂直 U 型埋地换热器，其非稳态传热解可表述如下
=
,
(9)
其中： 为钻孔壁温； 为无限远土壤温度；Q为换热量；H 为钻孔深度； 为土壤平均导热系数； , 为G函数； 为土壤计算点至钻孔中心距离与钻孔半径之比； 为傅立叶数，定义如下
集热 水箱 系统
集
温控阀 1
热
水
箱 水泵 2
地埋 储热 系统
埋地 换热 器
用是利用太阳能给水加热；集热水箱是实现太阳能集热器和地 埋储热系统转换的关键部分；地埋储热系统的作用是利用地下 埋管将集热器获得的太阳能存储于土壤中，以备冬用．