本文選題：空氣源熱泵輔助太陽能熱水系統(tǒng) + 仿真模擬�。� 參考：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在能源危機和環(huán)境污染雙重壓力下,以太陽能為代表的可再生能源的開發(fā)與利用得到高度重視與大力支持。然而由于太陽能資源的不穩(wěn)定性,太陽能熱水工程須設(shè)置輔助熱源來保證實際供能效果,將太陽能與空氣源熱泵有機地結(jié)合,可充分發(fā)揮各自優(yōu)點,從而得到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。目前,對空氣源熱泵輔助太陽能熱水系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)優(yōu)化與運行控制的相關(guān)研究存在一定缺陷或不足。本文結(jié)合西昌地區(qū)的工程實際,對空氣源熱泵輔助太陽能熱水系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)進行優(yōu)化,并研究了在不同典型氣象參數(shù)下系統(tǒng)的最佳運行模式。研究成果可為同類型熱水系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化和工程應(yīng)用提供理論參考。首先,基于TRNSYS建立了完整的空氣源熱泵輔助太陽能熱水系統(tǒng)模型,針對系統(tǒng)中重要因素及其交互作用對系統(tǒng)性能影響程度的研究,提出了采用正交試驗法的研究方式,以太陽能保證率為目標參數(shù),選用集熱器傾角、集熱器面積、水箱容積和熱泵功率為影響因素,最后,各因素及其交互作用對目標參數(shù)的影響程度可通過極差分析和方差分析得出。分析結(jié)果表明,在實際工程的優(yōu)化設(shè)計時,應(yīng)對這4個關(guān)鍵參數(shù)進行同步優(yōu)化。其次,在系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)敏感性分析基礎(chǔ)上,采用Hooke-Jeeves優(yōu)化算法,建立了系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)最優(yōu)化計算模型,以系統(tǒng)生命周期成本為目標函數(shù),以集熱器面積、集熱器傾角、水箱容積及熱泵功率為優(yōu)化變量,并對系統(tǒng)所選關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)進行了同步優(yōu)化。研究結(jié)果表明,優(yōu)化后的COPsys普遍提高,系統(tǒng)性能得到明顯改善,系統(tǒng)全年運行費用減少,全年節(jié)電率提高了 9.11%。并在此基礎(chǔ)上,提出了在西昌地區(qū)同類型工程設(shè)計中關(guān)鍵參數(shù)的推薦匹配原則:單位集熱面積水箱容積為70L/m2,單位集熱面積熱泵功率為60W/m2,最佳集熱器傾角為當?shù)鼐暥圈?6°,可依據(jù)以上匹配原則對熱泵功率、集熱器面積、水箱容積、集熱器傾角按照先后順序進行優(yōu)化。最后,在系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)最優(yōu)化基礎(chǔ)上,提出了氣象參數(shù)分類研究的方法,解決空氣源熱泵輔助太陽能熱水系統(tǒng)在不同氣象參數(shù)下運行模式優(yōu)化的問題,選取了太陽輻射、空氣溫度2個一級指標及5個二級指標,用聚類分析法對西昌地區(qū)全年四個時段內(nèi)365天進行聚類分析,用貝葉斯判別分析法檢驗聚類結(jié)果,針對每類群選取了典型天,并以能耗最低為優(yōu)化目標確定了每類中典型天相應(yīng)的最優(yōu)熱泵開啟時間。研究結(jié)果表明,將西昌地區(qū)Ⅰ時段(冬季12、1、2月)內(nèi)90天劃分為11個小類,Ⅱ時段(3、6、7、8月份)內(nèi)123天劃分為9個小類,Ⅲ時段(4、5月份)內(nèi)61天劃分為4個小類,Ⅵ時段(9、10、11月份)內(nèi)91天劃分為8個小類,通過貝葉斯判別分析法對各時段的分類結(jié)果進行驗證,判定效果較好,聚類分析針對西昌地區(qū)全年的分類結(jié)果比較合理。并根據(jù)西昌地區(qū)全年分類結(jié)果得出各小類的典型天,以此分析了每小類典型天熱泵的最佳開啟時間,并且驗證了典型天熱泵開啟時間研究的準確性,得到系統(tǒng)全年運行策略。針對復(fù)合熱水系統(tǒng)中空氣源熱泵單元的全年運行特性研究,該研究方法能夠提供一條新的途徑。
[Abstract]:In this paper , the key parameters of the system are optimized by using Hooke - Jeeves optimization algorithm based on TRNSYS . The results show that the optimal design parameters of heat pump are 70 L / m2 , the heat collector area , water tank volume and heat pump power are optimized . The results show that the optimal open time of the typical day heat pump in Xichang area is determined by means of Bayesian discriminant analysis . The results show that the optimal open time of each type of typical day heat pump is determined by Bayesian discriminant analysis .

【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU822

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本文編號：1848264