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我国建筑能耗占全社会总能耗的35%以上,空调采暖能耗占建筑总能耗的比重逐年增加。现有各类建筑用冷热源系统用能形式单一、系统运行效率易受天气因素影响。燃气机热泵(GEHP)系统是利用天然气作为能源,回收燃气机的烟气余热,高效供冷、供热及供热水的联供系统,其运行效率受天气影响较小。此外,燃气机热泵的推广使用可以有效缓解燃气与电力供应的失衡问题,起到削峰填谷的作用。在一次化石能源储量以及价格(逐年上涨)不可控的前提下,研究GEHP系统能够改善建筑用能结构、降低建筑能源消耗、有效控制建筑排放具有极大的现实意义。然而,GEHP系统输出负荷与建筑实时负荷需求之间存在供需不匹配的问题。针对此问题,本文提出一种新的蓄能型燃气机热泵系统(ESGEHP)研究方法,研究ESGEHP系统与建筑实时负荷的最优匹配关系,探索ESGEHP系统对不同建筑供能的最佳供能模式。在此基础上,提出一种新型的太阳能PV/T系统辅助ESGEHP的联合建筑供能系统(SESGEHP),对SESGEHP系统的运行特性进行了实验研究。本文主要研究内容如下:(1)建立ESGEHP系统变容量调节、各部件间耦合以及建筑实时负荷需求计算模型,以燃气机转速、自备电量、蓄能水箱体积以及系统COP为决策变量,结合典型天的冷、热及生活热水负荷需求计算模型,基于粒子群算(APSO)优化算法探究得到ESGEHP系统与建筑实时负荷需求之间的匹配机理,制定四种新的ESGEHP系统建筑供能模式,分别为低负荷模式(Mode L)、部分负荷模式(Mode P)、全负荷模式(Mode F)以及超负荷模式(Mode O),能够在建筑负荷发生突变时,快速调节系统输出容量。实现ESGEHP系统在供冷、供热过程中对能量进行高效蓄放。采用GEHP系统输出容量联合蓄能系统为建筑供能的方式,在出现极端天气或是供热需求增大(比如会议室改成办公室)时,ESGEHP系统只需增加较小的制热量,联合余热回收量,满足增大的建筑负荷需求。仿真结果与实验数据吻合较好,采暖、制冷及过渡季一次能源利用率平均相对误差分别为8.9%、9.63%和21.7%。(2)为了提高ESGEHP系统对不同类型建筑供暖和制冷时的适用性和运行效率,探究典型天条件下ESGEHP系统供能特点和建筑冷、热负荷变化规律,采用Design Builder软件建立天津市住宅、宾馆、办公、高校四类建筑的物理模型,得到四类建筑实时冷热负荷需求特性。选取夏季典型天(17/07/2016)和冬季典型天(07/01/2017)的建筑实时冷、热负荷特征作为研究对象,结合ESGEHP系统决策变量的最优值,得到ESGEHP系统在典型天对四类使用功能建筑供冷、供热时的具体供能模式,结果表明,ESGEHP系统一次能源利用率(PER)比传统GEHP系统分别高出21.4%(住宅类建筑),35.2%(酒店类建筑),23%(办公类建筑),26.6%(高校类建筑)。同时,以高校类建筑为例进行了实验验证:除建筑热负荷需求相对误差为35.6%以外,高校类建筑冷负荷、ESGEHP系统制冷、制热量、一次能源消耗量和PER仿真值与实验值之间的相对误差均小于12%。(3)为了提高ESGEHP系统对既有建筑供能时的运行效率,选用太阳能光伏光热系统(PV/T)作为低温热源,提出一种新型双向蓄能的太阳能PV/T辅助ESGEHP联合建筑供能系统(SESGEHP)。对SESGEHP系统运行特性、太阳能PV/T系统性能、建筑实时热负荷需求和环境参数进行了仿真和实验研究。研究结果表明,SESGEHP系统的平均COP和PER分别比ESGEHP系统高24.5%和20.4%。SESGEHP系统的一次能源消耗率和平均压缩机功率分别比ESGEHP系统低7.5%和24.0%。最后,利用广义回归神经网络(GRNN)对实验数据进行处理,得到了单因素变量(太阳辐射、室外干球温度、风速)对因变量(建筑实时热负荷需求、SESGEHP系统制热量、PV/T系统得热量和发电量)的影响。