太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)非供熱季運(yùn)行參數(shù)的試驗(yàn)與模擬可行性研究報(bào)告

太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)非供熱季運(yùn)行參數(shù)的試驗(yàn)與模擬可行性研究報(bào)告目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1緒論 1\o"CurrentDocument"1.1課題研究背景及意義 11.1.1發(fā)展背景 11.1.2課題研究的目的及意義 1\o"CurrentDocument"1.2課題的研究現(xiàn)狀 21.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 21.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 3\o"CurrentDocument"1.3本課題研究?jī)?nèi)容和方法 51.3.1研究?jī)?nèi)容 51.3.2研究方法 5\o"CurrentDocument"2太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)非供熱季簡(jiǎn)介 6\o"CurrentDocument"2.1節(jié)能樓建筑概況 7\o"CurrentDocument"2.2太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的組成 72.2.1太陽(yáng)能集熱器 72.2.2蓄熱水箱 82.2.3儲(chǔ)熱地埋管小井群 8\o"CurrentDocument"2.3太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱非供熱季系統(tǒng)的控制過(guò)程 9\o"CurrentDocument"3太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的試驗(yàn)分析 10\o"CurrentDocument"3.1試驗(yàn)過(guò)程 103.1.1試驗(yàn)?zāi)康?103.1.2試驗(yàn)方案 11\o"CurrentDocument"3.2集熱和儲(chǔ)熱過(guò)程的溫度曲線分析 11\o"CurrentDocument"3.3太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理 14\o"CurrentDocument"4太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)TRNSYS16型 19\o"CurrentDocument"4.1建立TRNSYS16型的目的 19\o"CurrentDocument"4.2太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)模型的建立 20\o"CurrentDocument"4.3太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)模擬過(guò)程中的部件以及部件參數(shù)的設(shè)置 21\o"CurrentDocument"4.4模型驗(yàn)證的有關(guān)計(jì)算 234.4.1典型天的選擇 234.4.2典型天的數(shù)據(jù)計(jì)算 244.4.3典型天氣象數(shù)據(jù)輸入及模型驗(yàn)證分析 265太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的運(yùn)行策略 285.1典型天的瞬時(shí)模擬 28\o"CurrentDocument"5.2不同階段典型天的運(yùn)行策略 305.2.1初期典型天的運(yùn)行策略 305.2.2中期典型天的運(yùn)行策略 335.2.3末期典型天的運(yùn)行策略 35\o"CurrentDocument"5.3最佳控制策略及下一步預(yù)測(cè) 375.3.1最佳運(yùn)行策略的確定 375.3.2非供熱期的預(yù)測(cè)模擬 38\o"CurrentDocument"全文總結(jié) 41\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 42致謝 錯(cuò)誤！未定義書簽。1緒論1.1課題研究背景及意義1.1.1發(fā)展背景能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)，社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展都與之息息相關(guān)。雖然我國(guó)的能源儲(chǔ)量較為豐富，但是它的分布不均，東多西少，在地域上的利用受到了極大的限制。而且資源利用率較低，人均占有量少，使得傳統(tǒng)能源的儲(chǔ)量越來(lái)越少。如果人們不加節(jié)制的開采、濫用，總有一天，化石能源會(huì)枯竭，全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展也會(huì)受到致命的沖擊。解決能源危機(jī)顯得刻不容緩。大力發(fā)展可再生能源是目前解決能源問(wèn)題的有效方案。而同時(shí)，建筑能耗在能源消耗中占得很大比例。龍惟定教授經(jīng)過(guò)分析得出，我國(guó)建筑能耗在總能耗中的比例大致應(yīng)在20%左右，其中10?13%是采暖能耗,7?10%是其他能耗［1］?；钊A建筑節(jié)能研究中心建立的建筑能耗模型數(shù)據(jù)也顯示， 2006年我國(guó)建筑總商品能源消耗占當(dāng)年全社會(huì)一次能源消耗的 23.1%［2］。由這些數(shù)據(jù)，我們可以知道，要想降低整個(gè)社會(huì)的能源消耗，建筑節(jié)能必定占有一個(gè)非常重要的地位。而將可再生能源應(yīng)用到建筑上面，是新時(shí)期緩解能源危機(jī)的一個(gè)重要措施，將會(huì)推動(dòng)全社會(huì)健康、持續(xù)的發(fā)展。從而可再生能源中的地?zé)崮芎吞?yáng)能在建筑上的利用受到越來(lái)越多的重視，但它們單獨(dú)利用中都存在著很多缺點(diǎn)。利用淺層地?zé)崮艿牡卦礋岜迷谶\(yùn)行過(guò)程中會(huì)隨著使用年數(shù)的增加而導(dǎo)致地溫逐漸降低，蒸發(fā)溫度也會(huì)降低，從而使系統(tǒng)整體的性能系數(shù)下降。太陽(yáng)能利用過(guò)程中易受氣候條件的影響，特別是晴天和陰天的太陽(yáng)輻射量差別很大，對(duì)集熱裝置和蓄熱裝置的合理性設(shè)計(jì)提出了難題。而且太陽(yáng)能不易儲(chǔ)存，造成大量太陽(yáng)能資源的浪費(fèi)。因而人們對(duì)太陽(yáng)能地源熱泵聯(lián)合使用技術(shù)的研究逐漸增多。1.1.2課題研究的目的及意義而近年來(lái)發(fā)展的新技術(shù)，太陽(yáng)能地源熱泵系統(tǒng)的跨季節(jié)蓄熱，更是推動(dòng)了可再生能源的利用。因?yàn)樘?yáng)能資源分布均勻， 在冬季的時(shí)候太陽(yáng)輻射不是很強(qiáng)，但是在夏季的太陽(yáng)輻射較強(qiáng)。因此，把除冬季外的太陽(yáng)能通過(guò)蓄熱裝置儲(chǔ)存到土壤中，可以減小太陽(yáng)能利用所受到的限制，降低系統(tǒng)的投資。太陽(yáng)能跨季節(jié)地源熱泵系統(tǒng)的利用是有很多的優(yōu)點(diǎn)，而一些實(shí)驗(yàn)和模擬研究也初步證明了系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)越性，但是進(jìn)一步探討太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的運(yùn)行策略也是有必要的。本文針對(duì)太陽(yáng)能跨季節(jié)系統(tǒng)非供熱季進(jìn)行研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬找到合適的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)一步提高太陽(yáng)能的儲(chǔ)熱效率，使地溫得到提升，進(jìn)而使系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度提高，從而提高整體系統(tǒng)的性能系數(shù)，對(duì)建筑節(jié)能、緩解環(huán)境污染和推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有重大意義。1.2課題的研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀彭德羅在20世紀(jì)50年代提出組合埋地盤管和太陽(yáng)能集熱器的思想。在60年代末，他乂給出了包括整體的太陽(yáng)能-地源熱泵體系的設(shè)計(jì)過(guò)程［3］。隨著環(huán)境壓力的增大和能源危機(jī)，太陽(yáng)能地源熱泵的利用技術(shù)受到越來(lái)越多人的重視。特別是進(jìn)入 21世紀(jì)以來(lái)，應(yīng)用和研究變得日益增多。V.BadescJ4］對(duì)有儲(chǔ)能設(shè)備的太陽(yáng)能熱泵供暖系統(tǒng)進(jìn)行了模擬研究， 系統(tǒng)中太陽(yáng)能向壓縮機(jī)供給工作能量。加入儲(chǔ)熱設(shè)備使得能量的供給更加穩(wěn)定。 同時(shí)初步的結(jié)果表明儲(chǔ)能裝置的尺寸大小對(duì)壓縮機(jī)能量的供給有比較大的影響， 并且儲(chǔ)能裝置對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也有利。OnderOzgener［5］等對(duì)用于溫室加熱的太陽(yáng)能輔助地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性能方面的研究，并且對(duì)這種系統(tǒng)的熱力損失以及成本兩者之間的關(guān)系做了進(jìn)一步的調(diào)查。Trillat-berdal［6］等對(duì)建立在180m2住宅中的太陽(yáng)能地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了TRNSYS研究模擬，同時(shí)對(duì)它進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性能分析。系統(tǒng)本身滿足當(dāng)?shù)氐墓├錈嵝枨蠛蜕钣盟．?dāng)水溫達(dá)到一定的要求，剩下的太陽(yáng)熱量經(jīng)過(guò)地埋向地下儲(chǔ)存。 研究的結(jié)果表明：系統(tǒng)有利于增長(zhǎng)太陽(yáng)能集熱器的運(yùn)行時(shí)間， 防止太陽(yáng)能集熱器出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，有利于土壤保持平衡。另外，結(jié)果得到在供暖模式的情況下，系統(tǒng)的熱泵平均 COP值達(dá)到3.75。R.Yumrutas等［7］對(duì)具有季節(jié)性地下蓄能裝置的太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究。并用編程分析計(jì)算了水箱水溫的變化和地下土壤周圍的溫度場(chǎng)的變化。 研究的結(jié)果表明：土壤類型會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能和土壤的儲(chǔ)熱區(qū)域的溫度場(chǎng)產(chǎn)生影響。由這由這些發(fā)展歷程可以看出，國(guó)外的研究較早，研究國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀有助于我們對(duì)先進(jìn)技術(shù)的把握。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)開始對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的研究較晚。從上個(gè)世紀(jì)80年代開始，我國(guó)的一些科研工作者才開始了大量的研究，通過(guò)研究掌握了一定的技術(shù)，并有一部分工程在實(shí)際中得到應(yīng)用，取得一定的成功。而對(duì)于太陽(yáng)能地源熱泵系統(tǒng)的很多研究是在近些年來(lái)。天津商學(xué)院最先對(duì)太陽(yáng)能熱泵與土壤熱源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了研究。他們對(duì)太陽(yáng)能 -土壤熱源熱泵系統(tǒng)交替供暖的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，研究表明：太陽(yáng)能熱泵的平均供熱率為2334W,平均供熱系數(shù)為2.73;土壤熱泵的相應(yīng)參數(shù)為2298W和2.83;太陽(yáng)能-土壤熱泵的相應(yīng)參數(shù)為2316W和2.78［8］。而進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，很多學(xué)者和大學(xué)都開始了對(duì)太陽(yáng)能地源熱泵系統(tǒng)的研究。而很多研究都集中在系統(tǒng)試驗(yàn)性能和運(yùn)行模式的研究上，并對(duì)影響系統(tǒng)性能的因素作了分析，例如有無(wú)蓄熱水箱的影響，蓄熱水箱體積大小的影響等。王如竹、曠玉輝等［9］,在最冷月的氣候條件下，針對(duì)太陽(yáng)能熱泵供暖的情況作了實(shí)驗(yàn)研究，并且把太陽(yáng)能熱泵的供蓄熱作為基本的運(yùn)行方式。研究得出運(yùn)行系統(tǒng)在冬天供暖的情況下， 其中的蓄熱水箱起到熱平衡的作用，讓系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)更加穩(wěn)定。而同樣在 2002年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的余延順等［10］對(duì)寒冷地區(qū)的太陽(yáng)能地源熱泵系統(tǒng)，建立土壤模擬模型，對(duì)比分析了運(yùn)行比和土壤的溫度恢復(fù)率之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)比熱泵不同啟停比和地下溫度場(chǎng)的恢復(fù)情況，得出了周期性最佳的運(yùn)行時(shí)間和太陽(yáng)能保證率， 進(jìn)一步對(duì)集熱器面積的確定提供依據(jù)。楊衛(wèi)波、董華等［11］對(duì)太陽(yáng)能土壤源熱泵系統(tǒng)不同聯(lián)合供暖模式作了大量的模擬研究。模式一是在地埋管與集熱器申聯(lián)的情形下，流體先通過(guò)埋管之后再經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能集熱器；模式二的流經(jīng)順序與模式一相反；模式三則是在兩者并聯(lián)的情況下。針對(duì)在有無(wú)蓄熱水箱的三種模式，對(duì)它們的水箱蓄放熱、集熱器集熱量和效率以及地埋管的吸熱量進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：相對(duì)于單獨(dú)供暖的情形，聯(lián)合供暖的運(yùn)行模式顯示出它的優(yōu)勢(shì)，在節(jié)能方面顯示了很好的效果。聯(lián)合供暖模式二比其它模式效果更佳。有蓄熱水箱的情況與沒(méi)有水箱的情況節(jié)能率分別為14.5%和10.4%,有蓄熱水箱供暖的情況下比沒(méi)有蓄熱水箱供暖的效果更好。2008年李朝佳等［12］對(duì)太陽(yáng)能輔助地源熱泵聯(lián)合供暖運(yùn)行形式進(jìn)行了分析。研究得出：增加太陽(yáng)能的輔助供熱，有利于使系統(tǒng)向地下得排熱過(guò)程與取熱過(guò)程保持平衡。因此，使得運(yùn)行機(jī)組和地下土壤溫度場(chǎng)更加穩(wěn)定。而近十年內(nèi)，對(duì)太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱的研究也逐漸增多。 2007年，天津大學(xué)的趙軍等［13］對(duì)天津地區(qū)某項(xiàng)目建立了計(jì)算模型，建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，用軟件模擬了跨季節(jié)蓄熱的效果，并對(duì)不同的運(yùn)行模式作了對(duì)比。乂對(duì)跨季節(jié)蓄熱的可行性以及不同運(yùn)行模式對(duì)土壤溫度場(chǎng)的影響作了研究。結(jié)果表明：不同的運(yùn)行模式有著不相同的熱利用效果，蓄熱場(chǎng)在溫度恢復(fù)的方面也存在較為明顯的差異。 交義運(yùn)行比部分運(yùn)行模式更具有優(yōu)勢(shì)，兩種交義模式中是更具有優(yōu)勢(shì)的是從外圍先取熱的情況。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的韓宗偉等［14］對(duì)太陽(yáng)能季節(jié)性土壤蓄熱熱泵供暖系統(tǒng)和系統(tǒng)在冬、夏兩季的主要運(yùn)行模式進(jìn)行了研究，經(jīng)過(guò)建立模型確定了系統(tǒng)各個(gè)不同運(yùn)行模式下的轉(zhuǎn)換條件。之后張文雍等［15］針對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)太陽(yáng)能一地源熱泵系統(tǒng)在冬季初期土壤溫度過(guò)低問(wèn)題，在原有的系統(tǒng)基礎(chǔ)上提出了跨季節(jié)儲(chǔ)熱的方案， 把除冬季外收集的熱量通過(guò)地埋管儲(chǔ)存在土壤中，在冬季把儲(chǔ)存的熱量取出進(jìn)行供暖。并對(duì)哈爾濱市郊區(qū)的一幢獨(dú)立建筑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果證明了跨季節(jié)儲(chǔ)熱的情況是可行的，通過(guò)蓄熱可以提高地埋管周圍的土壤溫度，從而提高了系統(tǒng)的供暖系數(shù)。王恩寧、齊承英等［16］對(duì)天津某個(gè)太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的供熱模式作了研究， 并分析了三種供熱的模式，其中把跨季節(jié)儲(chǔ)熱的系統(tǒng)作為了試驗(yàn)的模式， 另外兩種土壤熱泵作為對(duì)比。并對(duì)儲(chǔ)熱過(guò)程和取熱過(guò)程的土壤溫度進(jìn)行觀察分析， 研究發(fā)現(xiàn)土壤的自動(dòng)恢復(fù)的能力與取熱速率的不同都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的地溫變化產(chǎn)生影響。 2010年，楊華等［17］對(duì)太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱耦合熱泵系統(tǒng)的性能進(jìn)行了分析， 并使用VB軟件建立了仿真模型。對(duì)在運(yùn)行過(guò)程中的許多參數(shù)，包括系統(tǒng)的啟停溫度、水箱體積的大小對(duì)系統(tǒng)的影響作了分析。并提出在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析時(shí)，需要考慮影響性能因素的優(yōu)化配置。2012年，王恩寧等［18］利用瞬時(shí)系統(tǒng)模擬軟件TRNSYS,對(duì)太陽(yáng)能地源熱泵聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)行了模擬，并對(duì)地溫的變化進(jìn)行了分析。同時(shí)，對(duì)于太陽(yáng)能輔助地源熱泵系統(tǒng)而言，從土壤中取走的熱量比向地下儲(chǔ)存的熱量少， 因此地溫會(huì)逐漸的提高，有利于提高熱泵的性能系數(shù)。研究得出，儲(chǔ)熱過(guò)程的啟動(dòng)溫度、停止溫度或者溫差都會(huì)對(duì)系統(tǒng)和熱泵的性能系數(shù)產(chǎn)生影響。底冰、馬重芳等對(duì)太陽(yáng)能跨季節(jié)蓄能熱泵系統(tǒng)作了實(shí)驗(yàn)方面的研究。研究得出，跨季節(jié)土壤蓄熱有利于減緩非供暖季節(jié)的集熱器過(guò)熱問(wèn)題，使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定運(yùn)行。采用以黏土與粉土為主要介質(zhì)的地下蓄熱體蓄熱,使用熱泵機(jī)組提取跨季節(jié)儲(chǔ)熱時(shí),取熱率可達(dá)23%［19］。1.3本課題研究?jī)?nèi)容和方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本課題以河北工業(yè)大學(xué)節(jié)能實(shí)驗(yàn)中心的太陽(yáng)能輔助地源熱泵系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)SAGSHP非供熱季(即儲(chǔ)熱季)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具體研究?jī)?nèi)容如下：學(xué)習(xí)掌握節(jié)能樓SAGSHPS的運(yùn)行原理，了解太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱過(guò)程。對(duì)節(jié)能樓的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，包括天氣數(shù)據(jù)、集熱數(shù)據(jù)、儲(chǔ)熱數(shù)據(jù)、集熱泵和儲(chǔ)熱泵電量消耗數(shù)據(jù)以及小井群地溫?cái)?shù)據(jù)。之后，分析集熱過(guò)程和儲(chǔ)熱過(guò)程的溫度變化曲線，了解集熱過(guò)程和儲(chǔ)熱過(guò)程在不同的不停運(yùn)行參數(shù)控制策略下溫度變化的趨勢(shì)以及運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短。從而，分析出從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出的運(yùn)行策略。了解太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱非供熱季節(jié)系統(tǒng)的集熱過(guò)程、儲(chǔ)熱過(guò)程、控制策略以及運(yùn)行特點(diǎn)，從而利用TRNSYS16仿真模擬軟件建立太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱非供熱季節(jié)系統(tǒng)的模型。通過(guò)驗(yàn)證使建立的模型盡可能接近實(shí)際運(yùn)行的狀況。在驗(yàn)證的過(guò)程中，利用典型天的數(shù)據(jù)計(jì)算及初始參數(shù)的輸入，得到典型天的模擬曲線，并與實(shí)際的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，從而不斷調(diào)整參數(shù)，得到與實(shí)際比較符合模型。利用已經(jīng)建立好的太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)非供熱季節(jié) TRNSYS16仿真模型，輸入實(shí)際的氣象參數(shù)、初始地溫以及集熱循環(huán)啟動(dòng)溫差、集熱循環(huán)停止溫差、儲(chǔ)熱循環(huán)啟動(dòng)溫度和儲(chǔ)熱循環(huán)停止溫差初始運(yùn)行參數(shù)等邊界條件。運(yùn)行模型，觀察分析模擬曲線。改變運(yùn)行參數(shù)，模擬分析不同運(yùn)行策略下的集熱量、儲(chǔ)熱量以及地溫的變化趨勢(shì)，通過(guò)不同運(yùn)行策略下地溫對(duì)比分析，得出太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的運(yùn)行控制策略。同時(shí)，將模擬的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而給出整個(gè)非供熱季的最佳給定參數(shù)控制策略。將氣象數(shù)據(jù)、初始地溫以及最佳的運(yùn)行參數(shù)輸入到 TRNSYS16模型中，進(jìn)而進(jìn)行下一步預(yù)測(cè)。1.3.2研究方法因?yàn)楸菊n題的主要內(nèi)容是對(duì)太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)控制策略的研究，而這個(gè)過(guò)程以實(shí)驗(yàn)為輔，數(shù)值模擬為主。那么主要的研究方法可按照數(shù)值模擬的技術(shù)路線來(lái)安排。具體的研究方法如下：建立TRNSYS模型，而在建立模型的過(guò)程中首先要分析系統(tǒng)包括哪幾部分，建立每一部分模塊，如建立太陽(yáng)能集熱器、蓄熱水箱和地埋管熱交換器等模型，然后按照太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)連接各部分。把初步建立好的模型進(jìn)行驗(yàn)證，輸入典型天數(shù)據(jù)，可以通過(guò)觀察集熱過(guò)程和儲(chǔ)熱過(guò)程的溫度變化曲線等來(lái)驗(yàn)證模型是否合理。使建立的TRNSYS模型盡可能接近實(shí)際情況。因?yàn)橹饕菍?duì)非供熱季進(jìn)行儲(chǔ)熱，可以把儲(chǔ)熱過(guò)程劃分不同階段，分為初期、中期和末期階段，在每個(gè)階段選出兩個(gè)或兩個(gè)以上的典型天氣，并把天氣數(shù)據(jù)輸入到模型中，也包括一些其它的邊界條件。在給定狀況下，輸入一些初始運(yùn)行參數(shù)，比如集熱循環(huán)啟動(dòng)溫差 10C,集熱循環(huán)停止溫差3C,儲(chǔ)熱循環(huán)啟動(dòng)溫度50C，儲(chǔ)熱循環(huán)停止溫差5C。之后就可以進(jìn)行試驗(yàn)參數(shù)的調(diào)節(jié)了。由于運(yùn)行參數(shù)的變量有四個(gè)，要想分析影響因素，需要進(jìn)行單一變量模擬。第一步：使儲(chǔ)熱參數(shù)不變，調(diào)節(jié)集熱循環(huán)中的集熱參數(shù)，即集熱啟動(dòng)溫差和集熱停止溫差，啟動(dòng)溫差的變化數(shù)值為6C、8C、10C、12C和15C；停止溫差變化的數(shù)值為1C、2C、3C、4C、5C、6C和7C,并把集熱量和儲(chǔ)熱量模擬出來(lái)。第二步：使集熱參數(shù)不變，調(diào)節(jié)儲(chǔ)熱循環(huán)中的儲(chǔ)熱參數(shù)，即儲(chǔ)熱循環(huán)啟動(dòng)時(shí)的水箱溫度和儲(chǔ)熱停止溫差。使儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度的參數(shù)調(diào)節(jié)分別是35C、38C、40C、43C、45C、48C、50C、52C、和55C；使儲(chǔ)熱停止溫差變化數(shù)值分別為1C、2C、3C、4C、5C、6C和7C,最后把集熱量和儲(chǔ)熱量模擬出來(lái)。將得到的數(shù)據(jù)分析，從相同條件下不同給定參數(shù)的運(yùn)行對(duì)地溫的影響程度來(lái)確定最大限度利用太陽(yáng)能的優(yōu)選參數(shù)。將模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析驗(yàn)證，從而得出太陽(yáng)能輔助地源熱泵非供熱季的參數(shù)控制策略。再將控制策略輸入到建立的模型中，進(jìn)一步預(yù)測(cè)地溫的變化。2太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)非供熱季簡(jiǎn)介2.1節(jié)能樓建筑概況節(jié)能實(shí)驗(yàn)中心(如圖1)位丁天津市北辰區(qū)河北工業(yè)大學(xué)新校區(qū)內(nèi)，地處北緯39.238°,東經(jīng)117.066°,太陽(yáng)能資源相對(duì)來(lái)說(shuō)較為豐富。節(jié)能樓的建筑面積為4953.4m2，高度為22m，分為上下四層，方向?yàn)槟媳逼珫|20°。實(shí)驗(yàn)中心可用科研實(shí)驗(yàn)研究和教師辦公，特別是可作為建筑節(jié)能、可再生能源等研究的實(shí)驗(yàn)平■臺(tái)。節(jié)能樓丁2011年10月投入使用。圖1節(jié)能樓建筑外觀圖2.2太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的組成節(jié)能樓的太陽(yáng)能輔助地源熱泵系統(tǒng)(Solar-assistedgroundsourceheatpump,簡(jiǎn)稱SAGSHP),系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能集熱器、地埋管換熱器、蓄熱水箱、地源熱泵機(jī)組以及集熱水泵、儲(chǔ)熱水泵等組成。而太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)是 SAGSHP的重要組成部分，在非供熱季，地源熱泵機(jī)組沒(méi)有運(yùn)行。2.2.1太陽(yáng)能集熱器如圖2所示，太陽(yáng)能集熱器陣列位丁屋頂南向斜面，它的傾角為25,方向?yàn)槟掀珫|21°。太陽(yáng)能集熱器的陣列是由54組型號(hào)為L(zhǎng)PC47-1550的真空管集熱器并聯(lián)而成，結(jié)構(gòu)均為橫雙排，它的采光總面積為280m2。

圖2太陽(yáng)能集熱器實(shí)物照片2.2.2蓄熱水箱如圖3所示，蓄熱水箱位丁太陽(yáng)能集熱器和地埋管儲(chǔ)熱小井群之間，它不但在冬季的時(shí)候會(huì)起到供熱緩沖的作用，在夏季的時(shí)候還會(huì)有調(diào)峰的作用。蓄熱水箱由兩個(gè)水箱并聯(lián)組成，每個(gè)水箱的尺寸為2mx2.5mx2m,其材質(zhì)為不銹鋼內(nèi)膽，外包有0.5mm加強(qiáng)鋼板，它的壁厚為2mm，底厚為3mm。圖3蓄熱水箱實(shí)物照片2.2.3儲(chǔ)熱地埋管小井群如圖4所示，儲(chǔ)熱地埋管小井群配置25口井，回填材料為原漿。鉆孔的深度為50米，間距為2.5米，整體形成一個(gè)正方形結(jié)構(gòu)。25個(gè)鉆孔分為三組，中心9個(gè)為一組，外圍16個(gè)分為兩組，每組內(nèi)并聯(lián)，各組問(wèn)申聯(lián)，使內(nèi)部溫度高而外部溫度低形成不同的溫度梯度，有利丁熱量的蓄積。鉆孔內(nèi)的垂直埋管的管徑為32mm,承壓1.6MPa,其水平支管位丁地下1.6m處。其中儲(chǔ)熱井群的土壤溫度是m-1#、m-2#、m-3#以及m-4#四口井的平均溫度。v-6^i一小v-7ttAv-8#z-L#Z_2n1L甲十m—4亡十十x-6#x-5#己―3尊」一—令寺++m-3*-O7y-4^x-8±±K一4#x-3#T——十令十令■m-2#5v-3#x-9tx-lft°x-2#z-5S」一—h+十今+■-%y-2#y-1#z-8#z_7#z-6#-V—-一一今—*—2511 .瀏j. ―圖4儲(chǔ)熱地埋管小井群水平管示意圖2.3太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱非供熱季系統(tǒng)的控制過(guò)程太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱非供熱季系統(tǒng)為太陽(yáng)能輔助地源熱泵系統(tǒng)的一部分， 在非供熱季通過(guò)蓄熱裝置將太陽(yáng)能儲(chǔ)存到土壤中。太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)分為兩個(gè)運(yùn)行過(guò)程，即集熱循環(huán)過(guò)程和儲(chǔ)熱循環(huán)過(guò)程（如圖3）。集熱過(guò)程是達(dá)到集熱啟動(dòng)條件后，向蓄熱水箱蓄熱，經(jīng)過(guò)換熱過(guò)程后經(jīng)蓄熱水箱集熱出口流回到太陽(yáng)能集熱器。 當(dāng)小丁設(shè)定的集熱停止溫差時(shí)，集熱過(guò)程停止。儲(chǔ)熱過(guò)程是達(dá)到儲(chǔ)熱啟動(dòng)條件后，從蓄熱水箱向地埋管儲(chǔ)熱，當(dāng)小丁設(shè)定的儲(chǔ)熱停止溫差后，儲(chǔ)熱過(guò)程停止。地埋管換焦器［Pl??吁5水泉 擔(dān)?口2由動(dòng)閥圖3太陽(yáng)能一地源熱泵系統(tǒng)示意圖3太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的試驗(yàn)分析根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容的要求，對(duì)節(jié)能樓太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)分析，并針對(duì)太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)確立了試驗(yàn)方案，之后對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，最后得出從目前結(jié)果來(lái)看的優(yōu)選參數(shù)。3.1試驗(yàn)過(guò)程3.1.1試驗(yàn)?zāi)康墓?jié)能樓太陽(yáng)能輔助地源熱泵系統(tǒng)分為供熱季和非供熱季， 本課題主要研究非供熱季的運(yùn)行情況。在非供熱階段，經(jīng)過(guò)供熱季的取熱，小井群的地溫達(dá)到最低，而后經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱階段，小井群地溫逐漸升高。如圖 4所示，這些數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過(guò)儲(chǔ)熱過(guò)程，小井群地溫是緩緩上升的。所以研究太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)不同階段的運(yùn)行策略，有利丁提高太陽(yáng)能的利用率，同時(shí)盡可能的提高地溫，進(jìn)而提高系統(tǒng)的性能系數(shù)，保證系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行。32r202013/3/17 2013/5/06 2013/6/2S 2013/8/142013/10/032013/11/22時(shí)間圖42013年非供熱季小井群井ml溫度變換曲線3.1.2試驗(yàn)方案在非供熱季不同階段調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，分別計(jì)算出不同階段的結(jié)果，具體的實(shí)施步驟如下。保證儲(chǔ)熱參數(shù)不變，調(diào)節(jié)集熱循環(huán)啟停溫差，得出對(duì)應(yīng)工況下每天的集熱量、集熱效率、儲(chǔ)熱量、儲(chǔ)熱效率、泵耗電量以及井群地溫的變化幅度。保證集熱參數(shù)不變，調(diào)節(jié)儲(chǔ)熱循環(huán)啟動(dòng)溫度、停止溫差，得出對(duì)應(yīng)工況下每天的集熱量、集熱效率、儲(chǔ)熱量、儲(chǔ)熱效率、泵耗電量以及井群地溫的變化幅度。根據(jù)1、2得出的結(jié)論針對(duì)性的試著同時(shí)進(jìn)行集熱、儲(chǔ)熱參數(shù)的調(diào)節(jié)，得出對(duì)應(yīng)工況下每天的集熱量、集熱效率、儲(chǔ)熱量、儲(chǔ)熱效率、泵耗電量以及井群地溫的變化幅度。3.2集熱和儲(chǔ)熱過(guò)程的溫度曲線分析在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，不同運(yùn)行參數(shù)下的集熱過(guò)程和儲(chǔ)熱過(guò)程溫度變化曲線是不同的。從實(shí)驗(yàn)中找出有代表性的幾天進(jìn)行分析。圖 5、6、7分別是3月23日、3月25日、3月27日的集儲(chǔ)熱進(jìn)出口溫度以及水箱溫度的變化曲線，三天設(shè)置的儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度分別為50C、55C、40C。對(duì)比圖6和圖7,在55C的儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度下，儲(chǔ)熱沒(méi)有啟動(dòng)，說(shuō)明設(shè)置的儲(chǔ)熱溫度太高。而在 40C儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度下，儲(chǔ)熱時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致泵耗量增加，儲(chǔ)熱溫度設(shè)置過(guò)高和過(guò)低都是不可取的。 因此，應(yīng)該選擇合適的儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度。3.2S3.2S集熱、儲(chǔ)熱供回水及水箱溫度隨時(shí)間變化曲線3.3.23集熱、儲(chǔ)熱供回水及水箱溫度隨時(shí)間變化曲線60集熱供水溫度60集熱供水溫度…集癱回水溫度-水籍混度J—儲(chǔ)熱供水溫度—借熱回水溫度圖5集熱、儲(chǔ)熱供回水及水箱溫度隨時(shí)間的變化曲線（ 3月23日）在23日這一天，設(shè)置的運(yùn)行參數(shù)是集熱啟動(dòng)溫差10C、集熱停止溫差3C、儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度50C和儲(chǔ)熱停止溫差5C。由圖5分析得，在9:20集熱循環(huán)過(guò)程啟動(dòng)。在集熱開始后，集熱出口溫度下降，水箱溫度一直上升，這是由丁集熱出口水與水箱進(jìn)行換熱的作用。在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，集熱出口和水箱的換熱基本達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，集熱出口溫度不再下降。而后，由丁太陽(yáng)能集熱器集熱的原因，集熱出口的溫度緩慢上升。在11:40左右儲(chǔ)熱循環(huán)開始后，太陽(yáng)輻射和儲(chǔ)熱的共同作用，集熱出口溫度下降。對(duì)丁水箱溫度變化較為簡(jiǎn)單，集熱開始，水箱溫度上升；儲(chǔ)熱開始，水箱溫度下降。因此，水箱溫度的設(shè)置對(duì)集熱和儲(chǔ)熱過(guò)程都有影響。對(duì)丁集熱回水溫度，集熱開始后，水箱溫度的上升使得出口水溫上升；儲(chǔ)熱開始后，由丁水箱溫度的下降，集熱回水溫度也會(huì)下降。之后，由丁地埋管換熱器與土壤換熱作用的減弱，儲(chǔ)熱回水溫度上升，集熱回水溫度隨之上升。而對(duì)丁儲(chǔ)熱出口溫度和儲(chǔ)熱回水溫度，隨著儲(chǔ)熱過(guò)程的進(jìn)行，一個(gè)下降一個(gè)上升。但是隨著儲(chǔ)熱過(guò)程的進(jìn)行，儲(chǔ)熱出水溫度和回水溫度變化較為緩慢，是因?yàn)閾Q熱過(guò)程溫度差減小的原因。70T70T一集熱供水溫度"■-集熱回水溫度■水箱溫度◎◎◎◎◎谷點(diǎn)◎◎金◎◎ A就5?&&就00妒"&就冷＜?&%gS心&吏/'&心&心S&3'圖6集熱、儲(chǔ)熱供回水及水箱溫度隨時(shí)間的變化曲線（ 3月25日）在25日這一天，設(shè)置的運(yùn)行參數(shù)是集熱啟動(dòng)溫差10C、集熱停止溫差3C、儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度55C和儲(chǔ)熱停止溫差5C。由圖6分析可得，系統(tǒng)只有集熱過(guò)程而沒(méi)有儲(chǔ)熱過(guò)程，等到集熱過(guò)程結(jié)束時(shí)，水箱溫度仍然沒(méi)有達(dá)到儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度，說(shuō)明儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度設(shè)置的太高。因此，雖然水箱溫度高有利丁儲(chǔ)熱過(guò)程進(jìn)行，但設(shè)置太高的話，集熱效果較差，達(dá)不到儲(chǔ)熱溫度，就有可能不能啟動(dòng)儲(chǔ)熱。同時(shí)，若是只有集熱而沒(méi)有儲(chǔ)熱過(guò)程的話，水箱的溫度較高，水箱的散熱量增大，造成了不必要的能量浪費(fèi)表表1不同天集熱量、儲(chǔ)熱量以及儲(chǔ)熱效率的數(shù)據(jù)分析表3?273?27集熬、儲(chǔ)熱供回水溫度隨時(shí)間變化曲線60+集熱供水溫度60+集熱供水溫度-■一集熱回水溫度T-水箱溫度r—儲(chǔ)熱供水溫.度T—儲(chǔ)熱回水溫度圖7集熱、儲(chǔ)熱供回水及水箱溫度隨時(shí)間的變化曲線（ 3月27日）在27日這一天，設(shè)置的運(yùn)行參數(shù)是集熱啟動(dòng)溫差10C、集熱停止溫差3C、儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度40C和儲(chǔ)熱停止溫差3C。由圖7分析可得，集熱開始后的短時(shí)間內(nèi)，儲(chǔ)熱過(guò)程就已經(jīng)啟動(dòng)。說(shuō)明儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度設(shè)置較低的話，儲(chǔ)熱過(guò)程啟動(dòng)較早，儲(chǔ)熱過(guò)程運(yùn)行的時(shí)間較長(zhǎng)，但是泵耗量隨之增加。因此，要仔細(xì)權(quán)衡泵耗量和儲(chǔ)熱量之間的關(guān)系，才能得出最佳的儲(chǔ)熱溫度。3.3太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理由丁實(shí)際系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行參數(shù)在不斷地調(diào)整，而參數(shù)可能單變量的調(diào)整，也可能多變量的調(diào)整，而分析數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該對(duì)單一變量對(duì)結(jié)果的不同進(jìn)行分析，得出最佳的運(yùn)行策略。如果觀察地溫的變化，結(jié)果可能不是那么的明顯，因此，可以對(duì)集熱效率和儲(chǔ)熱效率進(jìn)行分析，選出儲(chǔ)熱總效率=集熱效率x儲(chǔ)熱效率最大的參數(shù)作為優(yōu)選參數(shù)。效率的計(jì)算公式如下所示：集熱效率=錯(cuò)誤！未找到引用源。；儲(chǔ)熱效率=錯(cuò)誤!未找到引用源。按照此方案數(shù)據(jù)處理后，整理的數(shù)據(jù)分析如下表所示：

日期集熱量(kWh)儲(chǔ)熱量(kWh)儲(chǔ)熱效率2015/3/2313089050.65202015/3/2411175930.53092015/3/257472015/3/2611549730.84322015/3/2710336230.60312015/3/289325130.55042015/3/299325830.62552015/3/308805010.56932015/3/312015/4/12015/4/22015/4/314618830.6044表1是針對(duì)不同天中，某些天儲(chǔ)熱效率明顯較高的分析。由表分析可得，分析天的儲(chǔ)熱效率在50%-60%之間。在3月23日，3月26日和4月3日時(shí)，儲(chǔ)熱效率比較高。特別是在3月26日這一天，儲(chǔ)熱效率達(dá)到0.8432,這是因?yàn)樵谶@前一天，只有集熱而沒(méi)有儲(chǔ)熱，將剩余的熱量保留到第二天，導(dǎo)致蓄熱水箱開始時(shí)的溫度較高。因此，較高的初始水箱溫度容易達(dá)到儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度，提早了儲(chǔ)熱啟動(dòng)的時(shí)間，有利丁儲(chǔ)熱過(guò)程的進(jìn)行，進(jìn)而提高了儲(chǔ)熱效率。表2在相同的集熱啟停參數(shù)為6C、3C以及儲(chǔ)熱停止參數(shù)3C下，不同水箱溫度的集熱量、儲(chǔ)熱量以及儲(chǔ)熱效率的分析如下所示。表表16典型天(10月2日)不同集熱停止溫差下的模擬值控制參數(shù)集熱停止溫差(C)輻射量(kWh)集熱量(kWh)儲(chǔ)熱量(kWh)集熱效率儲(chǔ)熱效率儲(chǔ)熱總效率31749.84833.55468.080.47640.56150.267541749.84813.23467.250.46470.57460.267051749.84813.23427.750.46470.52600.2445分析表中數(shù)據(jù)，當(dāng)集熱溫差為3C時(shí)，儲(chǔ)熱總效率最高。表17典型天(10月2日)不同儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度的模擬值控制參數(shù)儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度(C)輻射量(kWh)集熱量(kWh)儲(chǔ)熱量(kWh)集熱效率儲(chǔ)熱效率儲(chǔ)熱總效率12/5/5551749.84752.55250.120.43010.33240.1429521749.84765.39360.820.43740.47140.2062501749.84777.81348.800.44450.44840.1993481749.84813.24427.890.46480.52620.2445451749.84813.23427.750.46470.52600.2445431749.84809.79359.050.46280.44340.2052401749.84819.07467.460.46810.57070.2671381749.84819.08467.450.46810.57070.2671351749.84833.42423.880.47630.50860.2422由表分析，隨著水箱溫度的降低，對(duì)集熱過(guò)程更有利，集熱量逐漸升高，從752.55kWh升高到833.42kWhi在水箱溫度為40C,儲(chǔ)熱總效率為0.2671,儲(chǔ)熱量在水箱溫度35C-55C變化范圍內(nèi)最大。表表18典型天（10月2日）不同儲(chǔ)熱停止溫差的模擬值控制參數(shù)儲(chǔ)熱停止溫差（C）輻射量（kWh）集熱量（kWh）儲(chǔ)熱量（kWh）集熱效率儲(chǔ)熱效率儲(chǔ)熱總效率11749.84812.00480.810.46400.59210.274821749.84812.12477.350.46410.58780.272831749.84812.12479.340.46410.59020.273912/5/4541749.84813.11481.990.46470.59280.275451749.84813.23427.750.46470.52600.244561749.84810.65432.600.46330.53360.247271749.84806.43330.540.46090.40990.1889由表分析，在儲(chǔ)熱停止溫差分別在1C、2C、3C、4C、5C、6C、7C變化時(shí),集熱效率僅在0.4609到0.4647變化，而儲(chǔ)熱效率在溫差為7C時(shí)下降較快，其它都能達(dá)到50%以上。在溫差為4時(shí)儲(chǔ)熱量較高。綜上所述，比較各個(gè)參數(shù)，得出末期階段的最優(yōu)控制策略為集熱啟?？刂茀?shù)為12C、3C,儲(chǔ)熱啟停參數(shù)為40C、4C。5.3最佳控制策略及下一步預(yù)測(cè)5.3.1最佳運(yùn)行策略的確定把太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱非供熱期（從3月25日到10月31日）分為不同的階段，分別得出了不同階段的控制策略。為了分析比較非供熱季的最佳控制策略， 將控制策略分為四種情況。第一種是將初期的控制策略輸入到模型中，模擬整個(gè)非供熱季，得出集熱量、儲(chǔ)熱量以及和地溫的變化。第二、三種情況。分別輸入中末期的控制策略并進(jìn)行分析。第四種情況是將2014年的控制策略（集熱啟動(dòng)溫差10C、集熱停止溫差3C、儲(chǔ)熱啟動(dòng)溫度50C、儲(chǔ)熱停止溫差5C）輸入模型進(jìn)行比較。最后，分階段把控制策略輸入到模型中。最終，將五種情況對(duì)比分析，進(jìn)而得出太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)非供熱季的運(yùn)行策略。并將不同情況下模擬的整個(gè)儲(chǔ)熱季的集熱量、儲(chǔ)熱量以及最終地溫（儲(chǔ)熱季結(jié)束時(shí)的地溫）記錄如下表所示。表19不同情況下模擬的整個(gè)儲(chǔ)熱季的總集熱量、總儲(chǔ)熱量以及地溫?cái)?shù)據(jù)分析表不同情況總集熱量（kWh）總儲(chǔ)熱量（kWh））儲(chǔ)熱效率最終地溫（C）情況一1591511218530.765629.79情況二1596011223140.766429.74情況三1598721224340.765829.82情況四1594951221600.765929.75情況五1620631215180.749831.11由表中分析，各情況下的儲(chǔ)熱效率較高。原因有：實(shí)際系統(tǒng)在運(yùn)行水箱會(huì)產(chǎn)生熱量損失而導(dǎo)致模擬值較大。另外此表中得到的模擬儲(chǔ)熱量是由水箱儲(chǔ)熱部分輸出的，模擬系統(tǒng)在計(jì)算儲(chǔ)熱量時(shí)是根據(jù)Q=cmAt累計(jì)得到的，其中的溫度差是水箱儲(chǔ)熱出口溫度與地埋管回水之差，水箱儲(chǔ)熱出口溫度與水箱的第一層溫度是相等的。 而在模擬系統(tǒng)中，埋管進(jìn)口溫度是與第二層水箱相連，所以實(shí)際模擬值比軟件輸出值小。由表中可以看出，分階段設(shè)置運(yùn)行參數(shù)得出最高的溫度是 31.05C,比任何一種使用單一控制策略得到的地溫高。因此分階段的控制策略是最佳的控制策略，綜上所述整個(gè)儲(chǔ)熱期的控制策略為：初期集熱啟停運(yùn)行參數(shù)為為6C、3C,儲(chǔ)熱啟停運(yùn)行參數(shù)為48C、4C,中期集熱啟停運(yùn)行參數(shù)為為6C、3C,儲(chǔ)熱啟停運(yùn)行參數(shù)為40C、4C,末期集熱啟停運(yùn)行參數(shù)為為12C、3C,儲(chǔ)熱啟停運(yùn)行參數(shù)為40C、4C。5.3.2非供熱期的預(yù)測(cè)模擬由上一節(jié)得到的分階段的最佳運(yùn)行策略，作為初始的運(yùn)行參數(shù)輸入到模型中，并對(duì)整個(gè)非供熱季的地溫、集熱量以及儲(chǔ)熱量進(jìn)行預(yù)測(cè)。非供熱季的預(yù)測(cè)土壤溫度隨時(shí)間變化曲線T一土壤溫度非供熱季的預(yù)測(cè)土壤溫度隨時(shí)間變化曲線T一土壤溫度圖172014非供熱季的預(yù)測(cè)土壤溫度隨時(shí)間變化曲線e制叫饕-H圖20是在初始地溫19C、輸入最佳控制策略的條件下，對(duì)整個(gè)非供熱季的模擬土壤溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)。由圖分析在整個(gè)非供熱季中，模擬的土壤溫度是隨著時(shí)間的增加而逐漸上升的，從初始地溫19C升高到供熱季結(jié)束時(shí)的31.11C,升高了12.11C,計(jì)算地溫的升高白分比為（最終地溫-初始地溫）/初始地溫，貝U得到的值為63.74%。在非供熱季初期（從3月25日到4月30日）地溫升高4.43C;中期（從5月1日至U8月31日）地溫升高4.94C，末期（從9月1日到10月31日）地溫升高2.74C,由此可知，非供熱季初期的儲(chǔ)熱效果最好。圖21、圖22是在輸入最佳運(yùn)行控制策略后模型對(duì)整個(gè)非供熱季集熱量以及儲(chǔ)熱量的模擬預(yù)測(cè)。由圖可知集熱量和儲(chǔ)熱量每月累積量的變化趨勢(shì)是基本一致的。 圖中皆顯示在5月份的累計(jì)量較其它時(shí)間的值較高。在6-10月份的集熱量與儲(chǔ)熱量基本不再變化，這與實(shí)際結(jié)果是有偏差的。原因可能是模型中輸入的氣象數(shù)據(jù)不是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)下的氣象數(shù)據(jù)，還有可能是軟件本身存在一定的誤差導(dǎo)致的。模擬集熱量隨時(shí)間變化曲線模擬集熱量隨時(shí)間變化曲線■■-集熱量■■-集熱量圖18模擬預(yù)測(cè)集熱量隨時(shí)間變化曲線模擬儲(chǔ)熱量隨時(shí)間變化曲線30000.00T一儲(chǔ)熱量30000.00T一儲(chǔ)熱量圖19預(yù)測(cè)模擬儲(chǔ)熱量隨時(shí)間變化曲線2/VP0郵芝挈綜上所述，預(yù)測(cè)模擬地溫、集熱量和儲(chǔ)熱量的變化，可以為下一步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制，有利丁系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行。全文總結(jié)結(jié)論針對(duì)太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)，通過(guò)分析非供熱季階段的采集數(shù)據(jù)，確立了非供熱季試驗(yàn)研究的方案。對(duì)系統(tǒng)集熱循環(huán)和儲(chǔ)熱循環(huán)的溫度變化曲線進(jìn)行了研究和分析，并對(duì)不同控制策略下的集熱量、儲(chǔ)熱量、集熱效率和儲(chǔ)熱效率進(jìn)行分析比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果給仿真模擬在一定程度上提供了驗(yàn)證和參考對(duì)比作用。建立了太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)非供熱季的TRNSYS16仿真模型，用實(shí)測(cè)氣象條件下的典型天進(jìn)行模擬驗(yàn)證，并與實(shí)驗(yàn)條件下的溫度曲線、集熱量、儲(chǔ)熱量進(jìn)行比較。得出集熱量的相對(duì)誤差為4.29%,儲(chǔ)熱量的相對(duì)誤差8.08%,相對(duì)誤差在10%之內(nèi)，溫度曲線符合也較好，因此模型驗(yàn)證較為成功。分階段討論典型天的運(yùn)行策略，經(jīng)過(guò)分析比較得出非供熱季分階段的控制策略比單獨(dú)使用一種控制策略更優(yōu)。所以系統(tǒng)的最佳運(yùn)行參數(shù)為：初期集熱啟停運(yùn)行參數(shù)為為6C、3C,儲(chǔ)熱啟停運(yùn)行參數(shù)為48C、4C,中期集熱啟停運(yùn)行參數(shù)為為6C、3C,儲(chǔ)熱啟停運(yùn)行參數(shù)為40C、4C,末期集熱啟停運(yùn)行參數(shù)為為12C、3C,儲(chǔ)熱啟停運(yùn)行參數(shù)為40C、4C。工作展望在進(jìn)行模擬與實(shí)驗(yàn)誤差分析時(shí)，文中只是給出了模擬的集熱量、儲(chǔ)熱量與實(shí)驗(yàn)值的誤差原因，但是并沒(méi)有具體分析誤差的組成成分。在模型驗(yàn)證時(shí)，集熱的啟動(dòng)控制策略與實(shí)際有一定的差別，今后可對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，使得集熱過(guò)程的啟停與實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行更加接近。本文的目的是尋找太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的非供熱季的最佳控制策略，文中的階段劃分不夠精細(xì)，可進(jìn)一步細(xì)化非供熱季，選擇更多的典型天進(jìn)行模擬，從而得出整個(gè)非供熱季的最優(yōu)參數(shù)，從而提高跨季