【正文】 先要分析系統(tǒng)包括哪幾部分，建立每一部分模塊，如建立太陽(yáng)能集熱器、蓄熱水箱和地埋管熱交換器等模型，然后按照太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)連接各部分。因?yàn)楸菊n題的主要內(nèi)容是對(duì)太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)控制策略的研究，而這個(gè)過(guò)程以實(shí)驗(yàn)為輔，數(shù)值模擬為主。同時(shí)，將模擬的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而給出整個(gè)非供熱季的最佳給定參數(shù)控制策略。運(yùn)行模型，觀察分析模擬曲線(xiàn)。在驗(yàn)證的過(guò)程中，利用典型天的數(shù)據(jù)計(jì)算及初始參數(shù)的輸入，得到典型天的模擬曲線(xiàn)，并與實(shí)際的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，從而不斷調(diào)整參數(shù)，得到與實(shí)際比較符合模型。（2）了解太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱非供熱季節(jié)系統(tǒng)的集熱過(guò)程、儲(chǔ)熱過(guò)程、控制策略以及運(yùn)行特點(diǎn)，從而利用TRNSYS16仿真模擬軟件建立太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱非供熱季節(jié)系統(tǒng)的模型。之后，分析集熱過(guò)程和儲(chǔ)熱過(guò)程的溫度變化曲線(xiàn)，了解集熱過(guò)程和儲(chǔ)熱過(guò)程在不同的不停運(yùn)行參數(shù)控制策略下溫度變化的趨勢(shì)以及運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短。 本課題以河北工業(yè)大學(xué)節(jié)能實(shí)驗(yàn)中心的太陽(yáng)能輔助地源熱泵系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì) SAGSHP非供熱季（即儲(chǔ)熱季）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具體研究?jī)?nèi)容如下：（1）學(xué)習(xí)掌握節(jié)能樓SAGSHPS的運(yùn)行原理，了解太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱過(guò)程。研究得出，跨季節(jié)土壤蓄熱有利于減緩非供暖季節(jié)的集熱器過(guò)熱問(wèn)題，使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定運(yùn)行。研究得出，儲(chǔ)熱過(guò)程的啟動(dòng)溫度、停止溫度或者溫差都會(huì)對(duì)系統(tǒng)和熱泵的性能系數(shù)產(chǎn)生影響。2012年，王恩宇等[18]利用瞬時(shí)系統(tǒng)模擬軟件TRNSYS，對(duì)太陽(yáng)能地源熱泵聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)行了模擬，并對(duì)地溫的變化進(jìn)行了分析。對(duì)在運(yùn)行過(guò)程中的許多參數(shù)，包括系統(tǒng)的啟停溫度、水箱體積的大小對(duì)系統(tǒng)的影響作了分析。并對(duì)儲(chǔ)熱過(guò)程和取熱過(guò)程的土壤溫度進(jìn)行觀察分析，研究發(fā)現(xiàn)土壤的自動(dòng)恢復(fù)的能力與取熱速率的不同都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的地溫變化產(chǎn)生影響。結(jié)果證明了跨季節(jié)儲(chǔ)熱的情況是可行的，通過(guò)蓄熱可以提高地埋管周?chē)耐寥罍囟?，從而提高了系統(tǒng)的供暖系數(shù)。之后張文雍等[15]針對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)太陽(yáng)能—地源熱泵系統(tǒng)在冬季初期土壤溫度過(guò)低問(wèn)題，在原有的系統(tǒng)基礎(chǔ)上提出了跨季節(jié)儲(chǔ)熱的方案，把除冬季外收集的熱量通過(guò)地埋管儲(chǔ)存在土壤中，在冬季把儲(chǔ)存的熱量取出進(jìn)行供暖。交叉運(yùn)行比部分運(yùn)行模式更具有優(yōu)勢(shì)，兩種交叉模式中是更具有優(yōu)勢(shì)的是從外圍先取熱的情況。又對(duì)跨季節(jié)蓄熱的可行性以及不同運(yùn)行模式對(duì)土壤溫度場(chǎng)的影響作了研究。而近十年內(nèi)，對(duì)太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱的研究也逐漸增多。研究得出：增加太陽(yáng)能的輔助供熱，有利于使系統(tǒng)向地下得排熱過(guò)程與取熱過(guò)程保持平衡。% %，有蓄熱水箱供暖的情況下比沒(méi)有蓄熱水箱供暖的效果更好。結(jié)果表明：相對(duì)于單獨(dú)供暖的情形，聯(lián)合供暖的運(yùn)行模式顯示出它的優(yōu)勢(shì)，在節(jié)能方面顯示了很好的效果。模式一是在地埋管與集熱器串聯(lián)的情形下，流體先通過(guò)埋管之后再經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能集熱器；模式二的流經(jīng)順序與模式一相反；模式三則是在兩者并聯(lián)的情況下。通過(guò)對(duì)比熱泵不同啟停比和地下溫度場(chǎng)的恢復(fù)情況，得出了周期性最佳的運(yùn)行時(shí)間和太陽(yáng)能保證率，進(jìn)一步對(duì)集熱器面積的確定提供依據(jù)。研究得出運(yùn)行系統(tǒng)在冬天供暖的情況下，其中的蓄熱水箱起到熱平衡的作用，讓系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)更加穩(wěn)定。而很多研究都集中在系統(tǒng)試驗(yàn)性能和運(yùn)行模式的研究上，并對(duì)影響系統(tǒng)性能的因素作了分析，例如有無(wú)蓄熱水箱的影響，蓄熱水箱體積大小的影響等。他們對(duì)太陽(yáng)能土壤熱源熱泵系統(tǒng)交替供暖的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，研究表明：太陽(yáng)能熱泵的平均供熱率為2334W ，； 土壤熱泵的相應(yīng)參數(shù)為2298W 和2. 83；太陽(yáng)能土壤熱泵的相應(yīng)參數(shù)為2316W [8]。而對(duì)于太陽(yáng)能地源熱泵系統(tǒng)的很多研究是在近些年來(lái)。我國(guó)開(kāi)始對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的研究較晚。研究的結(jié)果表明：土壤類(lèi)型會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能和土壤的儲(chǔ)熱區(qū)域的溫度場(chǎng)產(chǎn)生影響。 [7]對(duì)具有季節(jié)性地下蓄能裝置的太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究。研究的結(jié)果表明：系統(tǒng)有利于增長(zhǎng)太陽(yáng)能集熱器的運(yùn)行時(shí)間，防止太陽(yáng)能集熱器出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，有利于土壤保持平衡。系統(tǒng)本身滿(mǎn)足當(dāng)?shù)氐墓├錈嵝枨蠛蜕钣盟nder Ozgener [5]等對(duì)用于溫室加熱的太陽(yáng)能輔助地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性能方面的研究，并且對(duì)這種系統(tǒng)的熱力損失以及成本兩者之間的關(guān)系做了進(jìn)一步的調(diào)查。加入儲(chǔ)熱設(shè)備使得能量的供給更加穩(wěn)定。特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，應(yīng)用和研究變得日益增多。在60年代末，他又給出了包括整體的太陽(yáng)能地源熱泵體系的設(shè)計(jì)過(guò)程 [3]。本文針對(duì)太陽(yáng)能跨季節(jié)系統(tǒng)非供熱季進(jìn)行研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬找到合適的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)一步提高太陽(yáng)能的儲(chǔ)熱效率，使地溫得到提升，進(jìn)而使系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度提高，從而提高整體系統(tǒng)的性能系數(shù)，對(duì)建筑節(jié)能、緩解環(huán)境污染和推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有重大意義。因此，把除冬季外的太陽(yáng)能通過(guò)蓄熱裝置儲(chǔ)存到土壤中，可以減小太陽(yáng)能利用所受到的限制，降低系統(tǒng)的投資。而近年來(lái)發(fā)展的新技術(shù)，太陽(yáng)能地源熱泵系統(tǒng)的跨季節(jié)蓄熱，更是推動(dòng)了可再生能源的利用。而且太陽(yáng)能不易儲(chǔ)存，造成大量太陽(yáng)能資源的浪費(fèi)。利用淺層地?zé)崮艿牡卦礋岜迷谶\(yùn)行過(guò)程中會(huì)隨著使用年數(shù)的增加而導(dǎo)致地溫逐漸降低，蒸發(fā)溫度也會(huì)降低，從而使系統(tǒng)整體的性能系數(shù)下降。而將可再生能源應(yīng)用到建筑上面，是新時(shí)期緩解能源危機(jī)的一個(gè)重要措施，將會(huì)推動(dòng)全社會(huì)健康、持續(xù)的發(fā)展。清華建筑節(jié)能研究中心建立的建筑能耗模型數(shù)據(jù)也顯示，2006 %[2]。而同時(shí)，建筑能耗在能源消耗中占得很大比例。解決能源危機(jī)顯得刻不容緩。而且資源利用率較低，人均占有量少，使得傳統(tǒng)能源的儲(chǔ)量越來(lái)越少。太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)非供熱季運(yùn)行參數(shù)的試驗(yàn)畢業(yè)論文目錄1 緒論 1 1 1 1 2 2 3 5 5 52 太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)非供熱季簡(jiǎn)介 6 7 7 7 8 8 93 太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的試驗(yàn)分析 10 試驗(yàn)過(guò)程 10 試驗(yàn)?zāi)康?10 11 11 144 太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)TRNSYS16模型 19 19 20 21 23 23 24 265 太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的運(yùn)行策略 28 28 30 初期典型天的運(yùn)行策略 30 中期典型天的運(yùn)行策略 33 末期典型天的運(yùn)行策略 35 最佳控制策略及下一步預(yù)測(cè) 37 最佳運(yùn)行策略的確定 37 非供熱期的預(yù)測(cè)模擬 38全文總結(jié) 41參考文獻(xiàn) 42致謝 442河北工業(yè)大學(xué)2015屆本科畢業(yè)論文1 緒論能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)，社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展都與之息息相關(guān)。雖然我國(guó)的能源儲(chǔ)量較為豐富，但是它的分布不均，東多西少，在地域上的利用受到了極大的限制。如果人們不加節(jié)制的開(kāi)采、濫用，總有一天，化石能源會(huì)枯竭，全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展也會(huì)受到致命的沖擊。大力發(fā)展可再生能源是目前解決能源問(wèn)題的有效方案。龍惟定教授經(jīng)過(guò)分析得出，我國(guó)建筑能耗在總能耗中的比例大致應(yīng)在20%左右，其中10～13% 是采暖能耗，7～10% 是其他能耗[1]。由這些數(shù)據(jù)，我們可以知道，要想降低整個(gè)社會(huì)的能源消耗 ，建筑節(jié)能必定占有一個(gè)非常重要的地位。從而可再生能源中的地?zé)崮芎吞?yáng)能在建筑上的利用受到越來(lái)越多的重視，但它們單獨(dú)利用中都存在著很多缺點(diǎn)。太陽(yáng)能利用過(guò)程中易受氣候條件的影響，特別是晴天和陰天的太陽(yáng)輻射量差別很大，對(duì)集熱裝置和蓄熱裝置的合理性設(shè)計(jì)提出了難題。因而人們對(duì)太陽(yáng)能地源熱泵聯(lián)合使用技術(shù)的研究逐漸增多。因?yàn)樘?yáng)能資源分布均勻， 在冬季的時(shí)候太陽(yáng)輻射不是很強(qiáng)，但是在夏季的太陽(yáng)輻射較強(qiáng)。太陽(yáng)能跨季節(jié)地源熱泵系統(tǒng)的利用是有很多的優(yōu)點(diǎn)，而一些實(shí)驗(yàn)和模擬研究也初步證明了系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)越性，但是進(jìn)一步探討太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的運(yùn)行策略也是有必要的。彭德羅在20世紀(jì)50年代提出組合埋地盤(pán)管和太陽(yáng)能集熱器的思想。隨著環(huán)境壓力的增大和能源危機(jī)，太陽(yáng)能地源熱泵的利用技術(shù)受到越來(lái)越多人的重視。[4]對(duì)有儲(chǔ)能設(shè)備的太陽(yáng)能熱泵供暖系統(tǒng)進(jìn)行了模擬研究，系統(tǒng)中太陽(yáng)能向壓縮機(jī)供給工作能量。同時(shí)初步的結(jié)果表明儲(chǔ)能裝置的尺寸大小對(duì)壓縮機(jī)能量的供給有比較大的影響，并且儲(chǔ)能裝置對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也有利。Trillatberdal[6] 等對(duì)建立在180m2住宅中的太陽(yáng)能地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了TRNSYS研究模擬，同時(shí)對(duì)它進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性能分析。當(dāng)水溫達(dá)到一定的要求，剩下的太陽(yáng)熱量經(jīng)過(guò)地埋向地下儲(chǔ)存。另外，結(jié)果得到在供暖模式的情況下。并用編程分析計(jì)算了水箱水溫的變化和地下土壤周?chē)臏囟葓?chǎng)的變化。由這由這些發(fā)展歷程可以看出，國(guó)外的研究較早，研究國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀有助于我們對(duì)先進(jìn)技術(shù)的把握。從上個(gè)世紀(jì)80年代開(kāi)始，我國(guó)的一些科研工作者才開(kāi)始了大量的研究，通過(guò)研究掌握了一定的技術(shù)，并有一部分工程在實(shí)際中得到應(yīng)用，取得一定的成功。天津商學(xué)院最先對(duì)太陽(yáng)能熱泵與土壤熱源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了研究。而進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，很多學(xué)者和大學(xué)都開(kāi)始了對(duì)太陽(yáng)能地源熱泵系統(tǒng)的研究。王如竹、曠玉輝等[9]，在最冷月的氣候條件下，針對(duì)太陽(yáng)能熱泵供暖的情況作了實(shí)驗(yàn)研究，并且把太陽(yáng)能熱泵的供蓄熱作為基本的運(yùn)行方式。而同樣在2002年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的余延順等[10]對(duì)寒冷地區(qū)的太陽(yáng)能地源熱泵系統(tǒng)，建立土壤模擬模型，對(duì)比分析了運(yùn)行比和土壤的溫度恢復(fù)率之間的關(guān)系。楊衛(wèi)波、董華等[11]對(duì)太陽(yáng)能土壤源熱泵系統(tǒng)不同聯(lián)合供暖模式作了大量的模擬研究。針對(duì)在有無(wú)蓄熱水箱的三種模式，對(duì)它們的水箱蓄放熱、集熱器集熱量和效率以及地埋管的吸熱量進(jìn)行了研究。聯(lián)合供暖模式二比其它模式效果更佳。2008年李朝佳等[12]對(duì)太陽(yáng)能輔助地源熱泵聯(lián)合供暖運(yùn)行形式進(jìn)行了分析。因此，使得運(yùn)行機(jī)組和地下土壤溫度場(chǎng)更加穩(wěn)定。2007年，天津大學(xué)的趙軍等[13]對(duì)天津地區(qū)某項(xiàng)目建立了計(jì)算模型，建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，用軟件模擬了跨季節(jié)蓄熱的效果，并對(duì)不同的運(yùn)行模式作了對(duì)比。結(jié)果表明：不同的運(yùn)行模式有著不相同的熱利用效果，蓄熱場(chǎng)在溫度恢復(fù)的方面也存在較為明顯的差異。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的韓宗偉等[14]對(duì)太陽(yáng)能季節(jié)性土壤蓄熱熱泵供暖系統(tǒng)和系統(tǒng)在冬、夏兩季的主要運(yùn)行模式進(jìn)行了研究，經(jīng)過(guò)建立模型確定了系統(tǒng)各個(gè)不同運(yùn)行模式下的轉(zhuǎn)換條件。并對(duì)哈爾濱市郊區(qū)的一幢獨(dú)立建筑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。王恩宇、齊承英等[16]對(duì)天津某個(gè)太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的供熱模式作了研究，并分析了三種供熱的模式，其中把跨季節(jié)儲(chǔ)熱的系統(tǒng)作為了試驗(yàn)的模式，另外兩種土壤熱泵作為對(duì)比。 2010年，楊華等[17]對(duì)太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱耦合熱泵系統(tǒng)的性能進(jìn)行了分析，并使用VB軟件建立了仿真模型。并提出在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析時(shí)，需要考慮影響性能因素的優(yōu)化配置。同時(shí)，對(duì)于太陽(yáng)能輔助地源熱泵系統(tǒng)而言，從土壤中取走的熱量比向地下儲(chǔ)存的熱量少，因此地溫會(huì)逐漸的提高，有利于提高熱泵的性能系數(shù)。底冰、馬重芳等對(duì)太陽(yáng)能跨季節(jié)蓄能熱泵系統(tǒng)作了實(shí)驗(yàn)方面的研究。采用以黏土與粉土為主要介質(zhì)的地下蓄熱體蓄熱，使用熱泵機(jī)組提取跨季節(jié)儲(chǔ)熱時(shí)，取熱率可達(dá)23%[19] 。對(duì)節(jié)能樓的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，包括天氣數(shù)據(jù)、集熱數(shù)據(jù)、儲(chǔ)熱數(shù)據(jù)、集熱泵和儲(chǔ)熱泵電量消耗數(shù)據(jù)以及小井群地溫?cái)?shù)據(jù)。從而，分析出從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出的運(yùn)行策略。通過(guò)驗(yàn)證使建立的模型盡可能接近實(shí)際運(yùn)行的狀況。（3）利用已經(jīng)建立好的太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)非供熱季節(jié)TRNSYS16仿真模型，輸入實(shí)際的氣象參數(shù)、初始地溫以及集熱循環(huán)啟動(dòng)溫差、集熱循環(huán)停止溫差、儲(chǔ)熱循環(huán)啟動(dòng)溫度和儲(chǔ)熱循環(huán)停止溫差初始運(yùn)行參數(shù)等邊界條件。改變運(yùn)行參數(shù)，模擬分析不同運(yùn)行策略下的集熱量、儲(chǔ)熱量以及地溫的變化趨勢(shì)，通過(guò)不同運(yùn)行策略下地溫對(duì)比分析，得出太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的運(yùn)行控制策略。（4）將氣象數(shù)據(jù)、初始地溫以及最佳的運(yùn)行參數(shù)輸入到TRNSYS16模型中，進(jìn)而進(jìn)行下一步預(yù)測(cè)。那么主要的研究方法可按照數(shù)值模擬的技術(shù)路線(xiàn)來(lái)安排。把初步建立好的模型進(jìn)行驗(yàn)證，輸入典型天數(shù)據(jù)，可以通過(guò)觀察集熱過(guò)程和儲(chǔ)熱過(guò)程的溫度變化曲線(xiàn)等來(lái)驗(yàn)證模型是否合理。因?yàn)橹饕菍?duì)非供熱季進(jìn)行儲(chǔ)熱，可以把儲(chǔ)熱過(guò)程劃分不同階段，分為初期、中期和末期階段，在每個(gè)階段選出兩個(gè)或兩個(gè)以上的典型天氣，并把天氣數(shù)據(jù)輸入到模型中，也包括一些其它的邊界條件。之后就可以進(jìn)行試驗(yàn)參數(shù)的調(diào)節(jié)了。第一步：使儲(chǔ)熱參數(shù)不變，調(diào)節(jié)集熱循環(huán)中的集熱參數(shù)，即集熱啟動(dòng)溫差和集熱停止溫差，啟動(dòng)溫差的變化數(shù)值為6℃、8℃、10℃、12℃和15℃；停止溫差變化的數(shù)值為1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃和7℃，并把集熱量和儲(chǔ)熱量模擬出來(lái)。使儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度的參數(shù)調(diào)節(jié)分別是35℃、38℃、40℃、43℃、45℃、48℃、50℃、52℃、和55℃；使儲(chǔ)熱停止溫差變化數(shù)值分別為1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃和7℃，最后把集熱量和儲(chǔ)熱量模