[發明專利]一種太陽能地源熱泵系統優化設計方法

有效

• 申請號: 201310320060.7
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103438611A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 王新軻;王灃浩;張鑫
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00;F25B27/00;F24D3/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明涉及太陽能地源熱泵系統的設計方法，具體為一種太陽能地源熱泵系統優化設計方法。?

背景技術

由于北方地區土壤溫度較低，熱負荷大，供暖時間長，單獨使用地源熱泵系統，地埋管換熱器對土壤的吸熱量大于放熱量，土壤平均溫度下降，系統效率下降。太陽能地源熱泵系統的提出很好的解決了這個問題。但是我國只有對單獨地源熱泵系統（《地源熱泵系統工程技術規范》）和單獨太陽能系統（《太陽能供熱采暖工程技術規范》）的設計規范，還未發行相關對于太陽能地源熱泵系統的設計規范。實際中對于鉆孔深度及集熱器面積的選取比較混亂，使得土壤的吸放熱量不平衡，系統整體運行效率較低，造成部分設計系統無法正常運行，因而合理的設計鉆孔深度及集熱器面積對于太陽能地源熱泵系統有著重要的意義。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種太陽能地源熱泵系統優化設計方法，能滿足室內冷熱負荷的需求，同時保證土壤平均溫度的全年穩定，系統運行效率高。?

本發明是通過以下技術方案來實現：?

一種太陽能地源熱泵系統優化設計方法，其特征在于，包括如下步驟，?

1）計算末端用戶的冷熱負荷并劃分冷熱負荷區間；通過模擬計算得出末端用戶的逐時冷熱負荷，并將逐時冷負荷按照數值分為N個區間，將逐時熱負荷按照數值分為M個區間，使得每個區間的負荷變化率不超過300kJ/h²；?用每個區間中逐時冷熱負荷的最大值做為該區間的冷負荷Q_c，i或熱負荷Q_h，j，并統計每個區間的冷負荷Q_c，i或熱負荷Q_h，j對應的時間頻數H_c，i或H_h，j，其中i=1，2，…，N；j=1，2，…，M；?

2）確定集熱器面積A和地埋管深度L的取值范圍；由步驟1）中得到的每個區間的冷負荷Q_c，i或熱負荷Q_h，j計算出地埋管換熱器的鉆孔深度L的取值范圍[L_min，L_max]和太陽能的集熱器面積A的取值范圍[0，A_max]；?

3）確定地埋管換熱器與土壤的吸放熱量；由下列公式（1）和（2）計算得出地埋管換熱器全年對土壤的吸熱量Q_吸和放熱量Q_放：?

式中：q_w，max為冬季地埋管換熱器從土壤的單位時間設計吸熱量；q_s，max為夏季地埋管換熱器向土壤的單位時間設計放熱量；Q_吸為地埋管換熱器全年從土壤的總吸熱量；Q_放為地埋管換熱器全年向土壤的總放熱量；Q_h，max為末端用戶的最大熱負荷；Q_c，max為末端用戶的最大冷負荷；?

4）計算得出最優集熱器面積A_design和最優鉆孔深度L_design；根據步驟2）中得到的集熱器面積A和鉆孔深度L的取值范圍，以及步驟3）中得到的地埋管換熱器對土壤的吸熱量Q_吸和放熱量Q_放，通過編程計算不同的集熱器面積A和鉆孔深度L下地埋管換熱器全年對土壤吸熱量Q_吸和放熱量Q_放，得出全年吸熱量Q_吸和放熱量Q_放之差的絕對值最小的一組數據所對應的集熱器面積A和鉆孔深度L，即為最優集熱器面積A_design和最優鉆孔深度L_design；?

5）根據步驟4）中計算得到的最優集熱器面積A_design和最優鉆孔深度?L_design，進行太陽能地源熱泵系統的優化設計施工。?

優選的，所述的步驟1）中每個區間的負荷變化率的取值范圍為20-200kJ/h²。?

優選的，所述的步驟1）中區間個數N和M的取值范圍均為3-15。?

優選的，所述的區間個數N的取值為8或9；區間個數M的取值為8或9。?