[发明专利]一种太阳能地源热泵系统优化设计方法

摘要

本发明一种太阳能地源热泵系统优化设计方法，其包括如下步骤，1）计算末端用户的冷热负荷并划分冷热负荷区间；2）确定集热器面积A和地埋管深度L的取值范围；3）确定地埋管换热器与土壤的吸放热量；4）计算得出最优集热器面积Adesign和最优钻孔深度Ldesign；5）根据步骤4）中计算得到的最优结果进行太阳能地源热泵系统的优化设计施工。其通过对不同施工情况的模拟计算，在步骤4）中由吸放热量的差值绝对值最小来确定即热器面积和钻孔深度的最优解，因此能够最大限度的稳定土壤的平均温度，保证系统较高的整体运行效率，同时能够使得太阳能地源热泵系统对环境产生的影响降到最低，实现可持续发展，长期充分可靠的运行。

主权项

1.一种太阳能地源热泵系统优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤，1）计算末端用户的冷热负荷并划分冷热负荷区间；通过模拟计算得出末端用户的逐时冷热负荷，并将逐时冷负荷按照数值分为N个区间，将逐时热负荷按照数值分为M个区间，使得每个区间的负荷变化率不超过300kJ/h²；用每个区间中逐时冷热负荷的最大值做为该区间的冷负荷（Q_c，i）或热负荷（Q_h，j），并统计每个区间的冷热负荷（Q_c，i，Q_h，j）对应的时间频数H_c，i或H_h，j，其中i=1，2，…，N；j=1，2，…，M；2）确定集热器面积（A）和地埋管深度（L）的取值范围；由步骤1）中得到的每个区间的冷热负荷（Q_c，i，Q_h，j）计算出地埋管换热器的钻孔深度（L）的取值范围[L_min，L_max]和太阳能的集热器面积（A）的取值范围[0，A_max]；3）确定地埋管换热器与土壤的吸放热量；由下列公式（1）和（2）计算得出地埋管换热器全年对土壤的吸放热量（Q_吸，Q_放）：式中：q_w，max为冬季地埋管换热器从土壤的单位时间设计吸热量；q_s，max为夏季地埋管换热器向土壤的单位时间设计放热量；Q_吸为地埋管换热器全年从土壤的总吸热量；Q_放为地埋管换热器全年向土壤的总放热量；Q_h，max为末端用户的最大热负荷；Q_c，max为末端用户的最大冷负荷；4）计算得出最优集热器面积（A_design）和最优钻孔深度（L_design）；根据步骤2）中得到的集热器面积（A）和钻孔深度（L）的取值范围，以及步骤3）中得到的地埋管换热器对土壤的吸放热量（Q_吸，Q_放），通过编程计算不同的集热器面积（A）和钻孔深度（L）下地埋管换热器全年对土壤吸放热量（Q_吸，Q_放），得出全年吸放热量（Q_吸，Q_放）之差的绝对值最小的一组数据所对应的集热器面积（A）和钻孔深度（L），即为最优集热器面积（A_design）和最优钻孔深度（L_design）；5）根据步骤4）中计算得到的最优集热器面积（A_design）和最优钻孔深度（L_design），进行太阳能地源热泵系统的优化设计施工。