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地源热泵与水蓄能耦合系统的TRNSYS模拟与优化研究

张志英  
【摘要】:近年来地源热泵与水蓄能耦合系统在实际工程中的应用越来越多。但在已有的工程案例中,水蓄能罐的蓄冷/热量占设计日总冷/热负荷的百分比大小不一,因此耦合系统的节费(初投资节约和运行费用减少)百分比、投资回收期等指标各不相同。本文在用TRNSYS对地源热泵与水蓄能耦合系统进行全年逐时动态模拟的基础上,研究耦合系统的经济性可行配置范围及最优配置方式,并分析了不同峰谷电价比和设计方式对耦合系统经济性的影响。结果表明:在蓄能优先的运行方式下,机组容量一定时,随着蓄能罐容积的增加,耦合系统的运行费用逐渐减少。耦合系统的投资回收期随着蓄能容量的增大逐渐增大,当蓄冷率小于等于25%时,耦合系统的投资回收期小于5年,具有良好的经济效益。当蓄冷率从10%变化到100%时,在以满足蓄能要求和供能要求为原则进行系统设计的条件下,蓄冷率为40%时,耦合系统的年度运行费用最少,经济性最优。当蓄冷率小于等于60%时,系统年度费用均小于无蓄能系统。对初投资大于常规地源热泵系统的耦合系统进行投资回收期分析,当蓄冷率为70%和80%时,耦合系统的投资回收期分别为1.07年和7.71年;蓄冷率为90%和100%时,耦合系统的投资回收期均大于10年,经济效益较差。峰谷电价比越大,与水蓄能耦合系统的运行费用越小,而常规系统的运行费用越大,当峰谷电价比大于等于2时,耦合系统的运行费用均大于常规系统的运行费用。蓄能罐容积一定时,初投资最小设计方案与运行费用最少设计方案相比,运行费用多11.08%,但初投资减少26.26%,年度运行费用减少25.40%。综合比较,在蓄能罐容量相同的情况下,以初投资最小为原则设计的系统经济性较优。


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