中國沈陽建筑大學的研究人員提出了一種基于太陽能-空氣源熱泵(SASHP)和熱網(wǎng)支持的新型嚴寒地區(qū)供暖系統(tǒng)。基于熱網(wǎng)的太陽能-空氣源熱泵耦合供暖系統(tǒng)(NH-SASHP)以熱網(wǎng)為支持負荷,在夜間維持低負荷供暖,并在供暖需求高時減輕熱泵的電力負擔。
“在清潔能源供暖應用中,熱源穩(wěn)定性制約了我國嚴寒地區(qū)冬季低碳供熱的發(fā)展,”該小組表示,“為確保傳統(tǒng)能源向清潔能源供暖模式平穩(wěn)轉(zhuǎn)型,以我國嚴寒地區(qū)某辦公樓供暖系統(tǒng)為研究對象,研究了傳統(tǒng)能源與清潔能源耦合供暖系統(tǒng)的可行性。”
研究首先調(diào)查了該系統(tǒng)在中國東北沈陽一棟實際辦公樓中的使用情況。目前,該建筑面積為 236 平方米,采用空氣源熱泵 (ASHP) 將溫度加熱至 20 攝氏度。通過分析最冷月份 1 月(平均氣溫為 -12.23 攝氏度)的 ASHP 性能,學者發(fā)現(xiàn)三層樓中有兩層未能達到 20 攝氏度的目標溫度。
“供暖溫度達不到設(shè)計要求的原因有三個,”該集團強調(diào)。“第一是空氣源熱泵設(shè)備容量不足,第二是夜間不供暖,第三是空氣源熱泵的供暖能力受到環(huán)境溫度的顯著影響。”
為了解決這些問題,該團隊提出了一種使用 TRNSYS 軟件模擬的 NH-SASHP 設(shè)置,該軟件基于從建筑物收集的數(shù)據(jù)。ASHP 的最大加熱容量為 15 kW,最大輸入功率為 5.19 kW,最大性能系數(shù) (COP) 為 3.66。中央供暖系統(tǒng)的模擬熱負荷為 30 kW,熱交換面積為 0.7 m2。太陽能集熱器的面積為 127 m2,儲水箱的體積為 1 m3。
該系統(tǒng)配置為在室溫降至 20 C 以下時使用 ASHP。當太陽能集熱器入口和出口之間的溫差超過 8 C 時,它也會啟動,當溫差低于 2 C 時停止。當室溫降至 16 C 以下時,供暖網(wǎng)主要在夜間啟動,一旦室溫達到 18 C,供暖網(wǎng)就會停止。在供暖月份,當平均室外溫度為 -5.39 C 且太陽輻射強度為 1004.48 kJ/h/m2 時,該系統(tǒng)被激活工作。
“NH-SASHP 系統(tǒng)在供暖季節(jié)的總用電量為 4,629.82 千瓦時。與 ASHP 和 SASHP 系統(tǒng)相比,它分別減少了 4,779 千瓦時和 2,463.73 千瓦時,能源效率分別達到 50.79% 和 34.73%”,科學家說。“太陽能貢獻率在 35.47%–64.85% 范圍內(nèi)波動,太陽能貢獻率越高,NH-SASHP 系統(tǒng)的 COP 改善越大。”
結(jié)果表明,所提出的系統(tǒng)的 COP 范圍為 4.25 至 10.11。3 月份,NH—SASH 系統(tǒng) COP 提升幅度最大,比 ASHP 系統(tǒng)高出 166.75%。根據(jù)研究結(jié)果,NH-SASHP 的運行成本為人民幣 7,568 元(1,045 美元),約為 ASHP 系統(tǒng)的 72.3% 和 SASHP 系統(tǒng)的 81.5%。
該系統(tǒng)在《能源與建筑環(huán)境》雜志發(fā)表的《我國嚴寒地區(qū)基于熱網(wǎng)的太陽能-空氣源熱泵耦合供暖系統(tǒng)研究》中提出。
責任編輯: 李穎