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太阳能辅助加热的土壤源热泵性能分析
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摘要：土壤源热泵试验的初步研究表明：其冬季运行一段时间之后，存在性能降低和出现保护工况。为提高土壤源热泵的性能，在负荷匹配的情况下增加其经济性，本文提出了太阳能辅助加热方法，在原有热泵试验台的基础上增设太阳能系统，组成太阳能－土壤源热泵系统试验装置。介绍了太阳能热泵系统的形式和组成，包括太阳能集热器形式选择、集热面积确定、贮热水槽的要求和换热器的安装位置等。在此基础上，着重进行了冬季供暖工况的研究，在冬季理想供热循环时，得出供热系数与埋管进出口温度、空调热负荷的关系，可知在增设太阳能辅助系统之后供热系数能有较大提高。
关键词：土壤源热泵 太阳能 供热系数 热力循环
1 引言
土壤源热泵冬季运行时，地下埋管的吸热量主要依靠换热器内流体与土壤之间以导热方式运行，地源热泵机组循环性能提高受到限制。在土壤、回填材料特性和远界土壤温度一定的条件下，为满足一定热量交换的要求，需要埋管内流体和土壤之间保持一定的温差，必然导致冬季埋管换热器的进、出水温度较低[1]。在热泵冬季运行期间，地下埋管换热器平均进水温度为1℃左右，平均出水温度为3℃左右，在某些情况下，如流量变小时，地下埋管换热器进水温度甚至在低于0℃的亚稳定状态运行。地源热泵机组冬季蒸发温度处在较低的水平。较低的埋管换热器进、出水温度，一方面导致了热泵机组蒸发温度的下降和循环性能系数的降低；另一方面，过低的埋管换热器进水温度，有可能产生载冷剂结冻的现象，或者由于机组的低温保护而频繁地自行停机。为解决上述问题，并进一步提高地源热泵系统性能，途径有很多，如：增加钻孔数量，埋管循环流体采用防冻液，加大埋管换热器流体循环流量，增设辅助加热措施等[2]。本文提出增加太阳能系统作为辅助热源的措施。
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