【摘 要】
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本文针对有峰谷电价的间歇供暖建筑（学校、办公楼等）提出了一种自耦合相变蓄热热泵系统,该系统利用相变蓄热器,可以实现空气源热泵和水源热泵运行模式之间自由切换。本文在详细介绍了系统运行原理后,从制冷剂和相变材料选择出发,对比探究常规超低温空气源热泵系统与本文自耦合相变蓄热热泵系统在室外温度为-25℃～10℃下稳态运行时供水温度、相变温度和昼夜温差对系统性能的影响规律;然后选取两个典型城市西安市和兰州市
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本文针对有峰谷电价的间歇供暖建筑（学校、办公楼等）提出了一种自耦合相变蓄热热泵系统,该系统利用相变蓄热器,可以实现空气源热泵和水源热泵运行模式之间自由切换。本文在详细介绍了系统运行原理后,从制冷剂和相变材料选择出发,对比探究常规超低温空气源热泵系统与本文自耦合相变蓄热热泵系统在室外温度为-25℃～10℃下稳态运行时供水温度、相变温度和昼夜温差对系统性能的影响规律;然后选取两个典型城市西安市和兰州市某办公建筑为研究对象,通过De ST软件建模计算两个典型城市在供暖季的动态逐时热负荷后,对比分析该系统在不同城市的动态COP以及峰谷电价差对经济性的影响,最后进一步探究相变蓄热装置成本增加以及供水温度变化对系统投资回收年限的影响规律。得出以下结论:（1）稳态运行效率方面,与常规超低温空气源热泵系统相比,本文系统在-25℃的极端室外环境下制取55℃高温热水时的COP为1.74,高出常规超低温空气源热泵系统0.7以上,性能表现良好,供水温度越高,本文热泵系统的性能提升幅度越大;供水温度对系统COP的影响高于相变温度,并且在室外温度为-25℃～-10℃低温工况,自耦合相变蓄热热泵系统的相变温度越低COP值越大,在-10℃～10℃工况下,相变温度越高COP值越大;相变温度对昼夜温差的影响较小;昼夜温差越小,供水温度越高,本文新系统运行性能更优越;（2）在稳态经济性上,同一昼夜温差下相变温度对COP的影响比较小;昼夜温差减小,供水温度越高,新系统运行性能更具优势;昼夜温差波动越小,新系统的单位供热量成本低于常规系统的室外温度的范围越大;室外温度越低,供水温度越高,与常规超低温空气源热泵系统相比,新系统单位供热量成本降低幅度越大,越节省运行费用;相变温度的变化对新系统单位供热量成本的影响很小,由18℃增至23℃时,变化不超过3%;（3）在动态研究方面,供水温度为55℃时,该系统在西安市和兰州地区平均COP值在2.0以上,并且冬季室外温度越低,两系统COP差值越明显;采用峰谷电价政策后,与常规超低温空气源热泵系统相比,供暖季总运行费用减少30%以上,另一方面,兰州市峰谷时段运行费用差值大于西安市,峰谷电价差对系统经济性的影响更大,本文热泵系统的经济效益更高;供水温度升高,投资回收期增加,兰州市投资回收期小于西安市。项目增量成本增加,供水温度升高,相应的相变蓄热装置成本也增加,兰州市相变蓄热装置成本增加的更多,可以以此作为指导实际工程项目的相变蓄热装置选型。
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