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多能互补供能系统实验研究与经济性分析

Experimental and Economic Analysis of the
Pluripotent Complementary
Energy Supply System






学科专业：热能工程
研 究 生：杨国利
指导教师：马洪亭 副教授








天津大学环境学院
二零一二年十二月
独创性声明

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书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中
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签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日
摘 要
能源短缺与日益恶化的环境污染问题要求人类用技术创新和强烈的责任意
识支撑起环境的可持续发展。在暖通空调领域，在满足人类健康、舒适度要求的
前提下，优化能源结构，提高能源利用率显得尤为迫切。太阳能热泵与地下水源
热泵的联合利用，既能克服太阳能热泵的不稳定性，又可减少地下水的使用量和
潜水泵功耗，使两种技术优势互补，具有良好的发展前景。
本文针对天津市一单层独立房间，搭建了冬夏两用的太阳能-地下水源复合
热泵多能互补供能实验台。实验系统设有专门的自控系统，可以实现两种热源的
自动切换，并可使用户根据自身需求调节房间温度。在对冬、夏季工况实验研究
的基础上，分析了多能互补供能系统的系统 COP、一次能源利用率、环境效益
及全年经济性，结果表明：
冬季工况下，井水供水温度由 9℃上升到 16℃的过程中，每升高 1℃，热泵
机组 COP 和系统 COP 分别上升 ~% 和 ~%；夏季工况下，井水
供水温度由 18℃上升到 26℃的过程中，每升高 1℃，热泵机组 COP 和系统 COP
分别下降 %~ %和 %~%。
相同采暖工况下，太阳能负荷承担率为 27%的多能互补供能系统比地下水源
热泵单独采暖系统每天节省井水使用量 ，节电 %。室内温度每升
高 1℃，供回水温度为 80/60℃的散热器系统比低温地板辐射末端系统的单位采
暖面积能耗低约 49%。对于有老人、小孩居住，且采用可再生清洁能源热泵系统
进行采暖的建筑，散热器低温运行系统比低温地板辐末端更有优势。
相同采暖工况下，与传统供能系统相比，随着太阳能负荷承担率由 0 变化到
100%，多能互补供能系统的年平均节能率为 29%～38%，其一次能源利用率可
提高 11%~