摘要
近年来，我国受雾霾天气影响的范围越来越大，北方寒冷地区尤其在供暖季到来后环境污染更加严重。雾霾已成为居民日常生活的热议词，政府针对防治空气污染问题出台了更加严格的环保政策条例。太阳能与地热能是建筑领域应用最广泛的新能源，但太阳能与土壤源热泵单独应用在建筑供暖方面都出现了一些问题。在这样的背景下，本文在考虑了土壤源热泵与太阳能利用在实际工程中结合运用的优缺点及互补性，提出太阳能-土壤源热泵供热系统，旨在利用太阳能在非供暖季期间对土壤进行辅助补热，解决土壤源热泵在北方寒冷地区长年运行下土壤温度场失衡问题，同时将太阳能作为冬季供热的热源，以此间接提高了土壤源热泵的供热效率。 本文以北京市一民用住宅建筑为研究对象，采用串联形式的系统连接方式，利用DeST软件对建筑进行全年逐时负荷分析，并进行系统设计。介绍了TRNSYS动态模拟软件的应用部件及数学模型，以TRNSYS模拟软件为平台对系统进行可行性验证。在一年的模拟时间内分析数据得出了非供暖季时土壤日、月蓄热量，冬季热泵机组的COP、供热量，土壤全年温变。又将模拟时间设为10年，研究土壤的温变，蓄热量，得出系统土壤十年的热不平衡率，证明了本文提出的系统能够在十年的模拟时间内运行稳定。在此基础上，研究了采用不同的地埋管长度对系统运行特性的影响。在热泵机组的COP值稳定性以及热泵供热量，土壤的蓄热量等方面考虑最优的地埋管埋深。 本文对比了太阳能-土壤源热泵供热系统与传统燃煤锅炉的效益情况，分析对比了经济效益、节能效益以及环保效益三个方面。虽然系统的静态投资回收期较长，但是从环境保护以及可持续发展的角度看，系统是非常具有实用潜力的，适宜在该区域推广。
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