【正文】 擬出來。將模擬和實驗的結(jié)果進行分析驗證，從而得出太陽能輔助地源熱泵非供熱季的參數(shù)控制策略。2 太陽能跨季節(jié)儲熱系統(tǒng)非供熱季簡介節(jié)能實驗中心（如圖1）位于天津市北辰區(qū)河北工業(yè)大學新校區(qū)內(nèi)，176。太陽能資源相對來說較為豐富。實驗中心可用科研實驗研究和教師辦公，特別是可作為建筑節(jié)能、可再生能源等研究的實驗平臺。圖1 節(jié)能樓建筑外觀圖節(jié)能樓的太陽能輔助地源熱泵系統(tǒng)（Solarassisted ground source heat pump，簡稱SAGSHP），系統(tǒng)主要由太陽能集熱器、地埋管換熱器、蓄熱水箱、地源熱泵機組以及集熱水泵、儲熱水泵等組成。如圖2所示，太陽能集熱器陣列位于屋頂南向斜面，它的傾角為25176。太陽能集熱器的陣列是由 54 組 型號為LPC471550的真空管集熱器并聯(lián)而成，結(jié)構(gòu)均為橫雙排，它的采光總面積為280m2。蓄熱水箱由兩個水箱并聯(lián)組成，每個水箱的尺寸為 2m2m，其材質(zhì)為不銹鋼內(nèi)膽，外包 ，它的壁厚為2mm，底厚為3mm。鉆孔的深度為50 米， 米，整體形成一個正方形結(jié)構(gòu)。鉆孔內(nèi)的垂直埋管的管徑為 32mm，承壓 。圖4儲熱地埋管小井群水平管示意圖太陽能跨季節(jié)儲熱非供熱季系統(tǒng)為太陽能輔助地源熱泵系統(tǒng)的一部分，在非供熱季通過蓄熱裝置將太陽能儲存到土壤中。集熱過程是達到集熱啟動條件后，向蓄熱水箱蓄熱，經(jīng)過換熱過程后經(jīng)蓄熱水箱集熱出口流回到太陽能集熱器。儲熱過程是達到儲熱啟動條件后，從蓄熱水箱向地埋管儲熱，當小于設(shè)定的儲熱停止溫差后，儲熱過程停止。 試驗過程 試驗?zāi)康墓?jié)能樓太陽能輔助地源熱泵系統(tǒng)分為供熱季和非供熱季，本課題主要研究非供熱季的運行情況。如圖4所示，這些數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過儲熱過程，小井群地溫是緩緩上升的。圖4 2013年非供熱季小井群井m1溫度變換曲線在非供熱季不同階段調(diào)節(jié)運行參數(shù)，分別計算出不同階段的結(jié)果，具體的實施步驟如下。（2）保證集熱參數(shù)不變，調(diào)節(jié)儲熱循環(huán)啟動溫度、停止溫差，得出對應(yīng)工況下每天的集熱量、集熱效率、儲熱量、儲熱效率、泵耗電量以及井群地溫的變化幅度。在機組運行時，不同運行參數(shù)下的集熱過程和儲熱過程溫度變化曲線是不同的。圖7分別 是3月23日、3月25日、3月27日的集儲熱進出口溫度以及水箱溫度的變化曲線，三天設(shè)置的儲熱啟動溫度分別為50℃、55℃、40℃。而在40℃儲熱啟動溫度下，儲熱時間較長，導致泵耗量增加，儲熱溫度設(shè)置過高和過低都是不可取的。 圖5 集熱、儲熱供回水及水箱溫度隨時間的變化曲線（3月23日）在23日這一天，設(shè)置的運行參數(shù)是集熱啟動溫差10℃、集熱停止溫差3℃、儲熱啟動溫度50℃和儲熱停止溫差5℃。在集熱開始后，集熱出口溫度下降，水箱溫度一直上升，這是由于集熱出口水與水箱進行換熱的作用。而后，由于太陽能集熱器集熱的原因，集熱出口的溫度緩慢上升。對于水箱溫度變化較為簡單，集熱開始，水箱溫度上升；儲熱開始，水箱溫度下降。對于集熱回水溫度，集熱開始后，水箱溫度的上升使得出口水溫上升；儲熱開始后，由于水箱溫度的下降，集熱回水溫度也會下降。而對于儲熱出口溫度和儲熱回水溫度，隨著儲熱過程的進行，一個下降一個上升。圖6集熱、儲熱供回水及水箱溫度隨時間的變化曲線（3月25日）在25日這一天，設(shè)置的運行參數(shù)是集熱啟動溫差10℃、集熱停止溫差3℃、儲熱啟動溫度55℃和儲熱停止溫差5℃。因此，雖然水箱溫度高有利于儲熱過程進行，但設(shè)置太高的話，集熱效果較差，達不到儲熱溫度，就有可能不能啟動儲熱。圖7集熱、儲熱供回水及水箱溫度隨時間的變化曲線（3月27日）在27日這一天，設(shè)置的運行參數(shù)是集熱啟動溫差10℃、集熱停止溫差3℃、儲熱啟動溫度40℃和儲熱停止溫差3℃。說明儲熱啟動溫度設(shè)置較低的話，儲熱過程啟動較早，儲熱過程運行的時間較長，但是泵耗量隨之增加。 由于實際系統(tǒng)在運行時，運行參數(shù)在不斷地調(diào)整，而參數(shù)可能單變量的調(diào)整，也可能多變量的調(diào)整，而分析數(shù)據(jù)時，應(yīng)該對單一變量對結(jié)果的不同進行分析，得出最佳的運行策略。效率的計算公式如下所示：集熱效率=集熱量總輻射量 ；儲熱效率=儲熱量集熱量按照此方案數(shù)據(jù)處理后，整理的數(shù)據(jù)分析如下表所示：表1 不同天集熱量、儲熱量以及儲熱效率的數(shù)據(jù)分析表日期集熱量(kWh)儲熱量（kWh）儲熱效率2015/3/2313089052015/3/2411175932015/3/257472015/3/2611549732015/3/2710336232015/3/289325132015/3/299325832015/3/308805012015/3/312015/4/12015/4/22015/4/31461883表1是針對不同天中，某些天儲熱效率明顯較高的分析。在3月23日，3月26日和4月3日時，儲熱效率比較高。因此，較高的初始水箱溫度容易達到儲熱啟動溫度，提早了儲熱啟動的時間，有利于儲熱過程的進行，進而提高了儲熱效率。表2 不同水箱溫度下儲熱效率的數(shù)據(jù)分析表日期水箱溫度（℃）集熱量(kWh)儲熱量（kWh）儲熱效率2015/4/8359275282015/3/30408805012015/4/911216112015/4/1011506372015/4/118444722015/4/1616019202015/4/19296002015/4/12450002015/4/1314547872015/4/1712567042015/4/2014459052015/4/1850449255由表2分析可得，在不同的水箱溫度下，太陽能跨季節(jié)儲熱系統(tǒng)的儲熱效率的變化并不大，并且同一設(shè)置運行參數(shù)下會出現(xiàn)不同的儲熱效率。比4月8日設(shè)置35℃，但是在4月16日設(shè)置水箱溫度為40℃，因此，用實驗數(shù)據(jù)分析存在很多局限性，實驗不能保證在相同的氣象參數(shù)下。在相同的集熱啟停參數(shù)6℃、3℃以及儲熱停止溫差3℃下，不同水箱溫度下的集熱效率分析如表3所示。說明蓄熱水箱溫度的大小影響集熱過程。進一步說明，要想找到最佳的運行參數(shù)，需要在相同的氣象參數(shù)下，這樣得出的結(jié)果才更加具有可信度。由表中可以看出當水箱溫度為40℃時。表4不同水箱溫度下儲熱總效率的數(shù)據(jù)分析表水箱溫度（℃）集熱量(kWh)輻射量（kWh）儲熱量（kWh）儲熱總效率359271760528408801558501112119506111150192363784415534721601279892029677004500014542426787125621147041445230190550449870255表5不同天不同集熱啟動溫差下的集熱效率分析表集熱啟動溫差（℃）儲熱啟動溫度（℃）集熱量（kWh）輻射量（kWh）集熱效率10459321725810001844614542426104010331915814612501611211950表5是分析系統(tǒng)集熱啟動溫差變量10℃、8℃、6℃，儲熱啟動溫度變量40℃、45℃運行參數(shù)下的集熱量以及集熱效率的變化規(guī)律。這是因為在這兩天中明顯太陽輻射較好，集熱效率受到天氣參數(shù)的影響。總結(jié)上述的曲線分析和數(shù)據(jù)分析，在試驗中會有許多局限性。在試驗過程中，天氣參數(shù)也一直在改變，不能保證系統(tǒng)單一參數(shù)變量的條件。4 太陽能跨季節(jié)儲熱系統(tǒng)TRNSYS16模型根據(jù)任務(wù)要求建立了太陽能跨季節(jié)儲熱系統(tǒng)非供熱季的TRNSYS16仿真模型，模型如下圖8所示：圖8太陽能跨季節(jié)儲熱仿真模型本課題的目的是尋找太陽能跨季節(jié)儲熱系統(tǒng)的最佳運行策略，但在系統(tǒng)實際運行過程中，系統(tǒng)的運行狀況、集熱量和儲熱量等受天氣的影響較大，而且比較不同運行參數(shù)的優(yōu)劣時，并不能保證在相同的天氣條件下，因此，在分析數(shù)據(jù)時往往不能得到正確的結(jié)果，與實際的分析情形有偏差。所以，建立模擬模型是很有必要的。在建立太陽能跨季節(jié)儲熱系統(tǒng)的TRNSYS16模型過程中，首先考慮建立兩個主要的循環(huán)系統(tǒng)以及循環(huán)過程中所需要的TRNSYS16模型部件。然后按照系統(tǒng)的循環(huán)順序依次把它們的流量和溫度連接起來。因為在集熱循環(huán)過程中有集熱啟動溫差控制和集熱停止溫差控制。而在儲熱控制中有儲熱啟動溫度控制和儲熱停止溫差控制，儲熱啟動溫度控制可使用溫差控制器控制，把蓄熱水箱溫度與儲熱控制器高輸入端溫度進行連接，而低輸入端溫度不需要進行連接，只是在儲熱溫差控制器的低輸入端溫度參數(shù)設(shè)置為30。儲熱停止可以用方程來進行控制，并將地埋管換熱器進出口溫度連接到方程，方程中儲熱停止溫差控制使用TRNSYS16中的ge函數(shù)，當儲熱進出口溫差小于設(shè)定儲熱停止溫差時，儲熱循環(huán)系統(tǒng)就可以停止?？刂破骰蛘叻匠炭刂菩盘栕罱K都是通過控制集熱循環(huán)泵和儲熱循環(huán)泵的啟停來控制整循環(huán)系統(tǒng)的啟停。在實際系統(tǒng)運行過程中，管子、地埋管熱交換器和蓄熱水箱都會有熱量的損失，這一部分熱量損失需要考慮到模擬系統(tǒng)中，把天氣部件中部分輸出與這些部件相連接，以保證模模型的正確性。（1）Type109 天氣數(shù)據(jù)讀取器Type109 天氣數(shù)據(jù)讀取器用于讀取天氣數(shù)據(jù)，而且讀入的天氣數(shù)據(jù)需要整理成TM2格式。和21176。而在設(shè)置此模塊參數(shù)時，需要修正輸入集熱器的面積，效率曲線的截距、一階效率系數(shù)、二階效率系數(shù)以及集熱器的傾斜角、集熱器的方位角和實際測試流量，并以此作為TRNSYS16模擬系統(tǒng)的初始值。因此在實際輸入?yún)?shù)時，為了是模擬情況與實際情況相近，而測試條件下的流量取35kg/，太陽能集熱器的傾斜角和方位角分別為25176。（3）Type531蓄熱水箱模型是對蓄熱水箱的斷流面進行研究，把水箱劃分為不同等溫的節(jié)點。實際系統(tǒng)中的水箱分為5個節(jié)點，并分為兩組進出口，這兩組進出口包括集熱進出口和儲熱進出口。（4）Type557垂直地源熱交換器該部件用于模擬地埋管熱交換器與土壤換熱的情形，管中的流體經(jīng)過對流換熱與管壁進行對流換熱，而管壁與儲熱體進行導熱傳熱。儲熱體積、頂部井深，井數(shù)，串聯(lián)井數(shù)，U型管的內(nèi)外徑等這些可根據(jù)太陽能輔助地源熱泵系統(tǒng)參數(shù)獲得。 W/， W/， W/， W/。輸入?yún)?shù)有泵的額定功率和額定流量。（6）Type31導管此部件用于系統(tǒng)模擬過程中的水管，初始參數(shù)的設(shè)定包括管的長度、管的內(nèi)直徑以及損失系數(shù)。（7）Type2溫差控制器該模擬部件可以對運行策略中的溫差進行控制，并通過上死區(qū)溫度和下死區(qū)溫度的設(shè)定值與高輸入端溫度和低輸入端溫度之差的數(shù)值進行比較，進而輸出控制信號，進一步來控制集熱循環(huán)和儲熱循環(huán)過程的啟停。儲熱循環(huán)中的水箱啟動溫度也是有溫差控制器來控制的，上死區(qū)的溫度控制值初始設(shè)定為50℃，若不用水箱的溫度值來控制儲熱循環(huán)的停止，可把控制器的下死區(qū)溫度值初始設(shè)定值較低，比水箱最低溫度值小。太陽能跨季節(jié)儲熱非供熱季系統(tǒng)啟動的時間為2014年3月25日，計算得到時間為1992時，作為設(shè)定的初始值。結(jié)束只設(shè)定為7296時。在在線輸出儀中，有左右軸個數(shù)的設(shè)置以及數(shù)值變化范圍的設(shè)定以及各個數(shù)值名稱的設(shè)定，而這些參數(shù)的設(shè)定是根據(jù)實際需要輸出的曲線來決定。模型建立好以后，需要驗證TRNSYS16模型是否與接近節(jié)能樓的太陽能跨季節(jié)儲熱系統(tǒng)。并把典型天的氣象數(shù)據(jù)輸入到模型中，對比分析實測結(jié)果和模擬結(jié)果，調(diào)整得到正確的模型。具體可把采集到的氣象數(shù)據(jù)整理，分析，并觀察室外溫度和輻射量的折線走勢，若曲線與拋物線較為接近，則可認為是典型天。（1）泵的功率和流量計算在計算集熱泵和儲熱泵的功率時，對照采集到的SAGSHP_POWER電表的數(shù)據(jù)，求出當天的