我國建筑能耗中的供暖能耗占比較大。隨著全球能源危機的加劇,尋找和利用新型、清潔的可再生能源成為可持續(xù)發(fā)展的重要工作。熱泵因具有節(jié)能環(huán)保的特點受到越來越多的重視,太陽能由于具備取之不盡的特點也成為研究的重要對象。將污水源熱泵系統(tǒng)和太陽能相結(jié)合構(gòu)成復(fù)合供暖系統(tǒng),能夠提高熱泵蒸發(fā)溫度和熱泵工作效率,降低運行耗電量。同時避免單一太陽能供暖需要較大集熱面積以及穩(wěn)定性較差的問題。本文以哈爾濱某污水源熱泵項目為研究背景,加入太陽能集熱裝置構(gòu)成復(fù)合供暖系統(tǒng),并按照相關(guān)的設(shè)計規(guī)范和手冊對太陽能集熱系統(tǒng)各設(shè)備進行選型和計算。提出該復(fù)合系統(tǒng)的基本設(shè)計形式,并對復(fù)合系統(tǒng)的運行模式和控制策略進行分析;以TRNSYS為平臺搭建出污水源熱泵結(jié)合太陽能供暖系統(tǒng)的仿真模型,并利用原有污水源熱泵系統(tǒng)在過去一個供暖季內(nèi)的逐月能耗數(shù)據(jù)進行驗證,確保利用TRNSYS進行模擬的準(zhǔn)確性。選取一個供暖周期的極寒季和過渡季各10天作為典型日進行模擬,分析兩種典型日下系統(tǒng)的能耗情況以及太陽能保證率情況。改變蓄熱水箱體積,模擬研究系統(tǒng)總能耗和太陽能集熱量隨蓄熱水箱體積變化情況,并選出最佳節(jié)能方案。改變復(fù)合系統(tǒng)的工藝設(shè)計,按照設(shè)計太陽能保證率為10%~30%范圍內(nèi)的五種工藝條件對復(fù)合系統(tǒng)進行設(shè)計,并輔之以相應(yīng)的蓄熱水箱體積變化,模擬得出對應(yīng)每種工藝條件下的最佳節(jié)能方案。在此基礎(chǔ)上,分別對以上五種方案進行集熱器傾角的優(yōu)化設(shè)計,并對優(yōu)化結(jié)果進行經(jīng)濟性分析,篩選出最優(yōu)方案以便為污水源熱泵系統(tǒng)和太陽能結(jié)合的復(fù)合供暖系統(tǒng)運行策略的合理制定提供參考。同時還將最優(yōu)方案和原污水源熱泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃煤供暖方式進行了對比,分析得到了其節(jié)能率,并進行相關(guān)環(huán)保性分析。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU832
【部分圖文】：

通過熱泵可以利用少量的電能將不能直接利用的低位熱能提升為能夠直接在活中直接利用的高位熱能[7]。由于熱泵在進行能源品位提升的同時將自身消耗并轉(zhuǎn)化為了高位熱能，因而熱泵的 COP 大于 1 而且主要的能量還是來源于低。通過化石燃料燃燒的方式來提供熱量，因燃料不能完全燃燒，所以最終提供小于化石燃料本身所含有的能量[9]�？傮w來說熱泵供熱是一種比較節(jié)能和清潔根據(jù)利用低位熱源的不同，熱泵主要包括水源熱泵（包括污水源熱泵）、空氣地源熱泵[10-12]。.1 污水熱能利用城市污水中蘊含著豐富的低位熱能，將其作為熱泵的低溫?zé)嵩催M行供暖有著巨利用價值。城市污水主要由工業(yè)廢水和生活污水組成[13]。污水作為熱泵系統(tǒng)的以下特點：

1.2.2 污水源熱泵污水源熱泵系統(tǒng)屬于水源熱泵中的一種。以冬季城市污水充當(dāng)熱源的角色，系統(tǒng)從污水中提取熱量進行制熱；而在夏季城市污水則充當(dāng)冷源的角色，系統(tǒng)向其釋放熱量進行制冷。污水源熱泵系統(tǒng)按照污水的處理狀態(tài)可分為以原生污水（未經(jīng)處理的污水）為熱源的污水源熱泵系統(tǒng)和以中水（處理過的二級污水）為熱源的污水源熱泵系統(tǒng)。其中以原生污水作為熱泵熱源具有取用方便能就近使用的優(yōu)點，但是同時也面臨著容易堵塞，且對熱泵換熱設(shè)備有腐蝕作用的問題。以城市污水廠處理過的二級污水為熱源的熱泵系統(tǒng)雖然解決了堵塞和腐蝕的問題，但是由于在城市中污水處理廠都是處在位置比較偏遠(yuǎn)的地方，因而在使用的時候受到限制。工程中用到的污水源熱泵分為兩類，一類是污水和熱泵的熱交換器直接接觸的直接式系統(tǒng)，另外一種是加入中介水循環(huán)的間接式系統(tǒng)[15]。

裟蘢試唇戲岣磺?Ｌ?裟蘢試淳哂鋅?⒗?眉壑怠Ｍ?1.3 中國太陽能資源分布圖1.3.2 太陽能資源利用形式從目前社會的技術(shù)發(fā)展水平來說，太陽能主要有三種利用形式[28]。光——熱轉(zhuǎn)換利用形式，很顯然就是通過一定技術(shù)設(shè)備將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能進行利用。目前常用的形式有太陽能熱水器、太陽能熱泵技術(shù)、太陽能熱發(fā)電、太陽灶、太陽能建筑等形式。光——電轉(zhuǎn)換利用形式，利用光生伏特效應(yīng)原理來進行太陽能到電能的轉(zhuǎn)化。大家生活中常見到的太陽能電池板就是太陽能進行電能轉(zhuǎn)化的一種載體。光——化學(xué)轉(zhuǎn)換利用形式，這種利用技術(shù)目前還處在研發(fā)階段，其原理是通過半導(dǎo)體產(chǎn)生
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫春錦;吳榮華;孫源淵;鄭記莘;;污水源熱泵技術(shù)研究現(xiàn)狀及分析[J];暖通空調(diào);2015年09期

2 孫建梅;劉云昭;;可再生能源在建筑節(jié)能中的應(yīng)用[J];綠色科技;2014年01期

3 張靜;陳洪斌;戴曉虎;何群彪;;污水源熱泵系統(tǒng)的研究與應(yīng)用進展[J];中國給水排水;2013年14期

4 于春龍;;太陽能熱泵系統(tǒng)的類型及分析[J];煤氣與熱力;2010年06期

5 張吉禮;馬良棟;;污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)污水側(cè)取水、除污和換熱技術(shù)研究進展[J];暖通空調(diào);2009年07期

6 黃濤;趙軍;;太陽能熱泵供暖系統(tǒng)的實驗研究[J];煤氣與熱力;2007年08期

7 陸維德;;太陽能利用技術(shù)發(fā)展趨勢評述[J];世界科技研究與發(fā)展;2007年01期

8 李洪;曲云霞;;污水源熱泵技術(shù)及其應(yīng)用[J];可再生能源;2006年05期

9 曠玉輝,王如竹,許煜雄;直膨式太陽能熱泵供熱水系統(tǒng)的性能研究[J];工程熱物理學(xué)報;2004年05期

10 馬最良,姚楊,趙麗瑩;污水源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用前景[J];中國給水排水;2003年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 莊兆意;直接式原生污水源熱泵系統(tǒng)的防堵技術(shù)及換熱特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王威;太陽能—雙熱源熱泵供暖系統(tǒng)優(yōu)化研究[D];西南交通大學(xué);2016年

2 蘇婉昀;太陽能跨季節(jié)貯熱—地源熱泵熱水系統(tǒng)在住宅中的應(yīng)用研究[D];長安大學(xué);2014年

3 劉建波;太陽能集熱器熱性能研究[D];蘭州理工大學(xué);2014年

4 沈義;我國太陽能的空間分布及地區(qū)開發(fā)利用綜合潛力評價[D];蘭州大學(xué);2014年

5 楊卓;污水源熱泵系統(tǒng)的熱力分析及性能評價[D];大連理工大學(xué);2013年

6 王興華;平板太陽空氣集熱器增濕工況熱效能研究[D];蘭州交通大學(xué);2013年

7 鄭洪財;太陽能/污水源熱泵的運行特性分析[D];青島科技大學(xué);2013年

8 李善可;太陽能—水源熱泵輔助供暖系統(tǒng)的研究[D];沈陽建筑大學(xué);2011年

9 劉明琦;蘭州地區(qū)污水源熱泵供熱系統(tǒng)優(yōu)化研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

10 甘建紅;太陽能熱泵采暖系統(tǒng)的研究[D];天津大學(xué);2010年

本文編號：2875328