空气源热泵冷暖两联供系统运行策略研究

作     者：周浩天 

作者单位：西南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘东

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：冷暖两联供系统 运行策略 供水温度 对流辐射联合末端 间歇策略 

摘      要：随着人们对生活品质要求的不断提高,供冷暖系统逐渐成为人们生产和生活不可或缺的一部分。空气源热泵冷暖两联供系统凭借其高效节能、健康舒适的特点逐渐受到人们青睐,近三年来年均市场增长率超过了30%。虽然空气源热泵冷暖两联供系统被广泛应用,但是对其室内舒适度和系统运行能耗等方面的认知还处于工程运行阶段,对其系统性的研究较少。本文在夏热冬冷地区办公建筑内搭建了一套空气源热泵冷暖两联供实验系统,从系统的运行策略出发,对室内外环境参数、室内热舒适性、系统运行能效及能耗等方面系统地进行了研究。首先探究了不同供水温度对冷暖两联供系统室内环境参数、室内热舒适性、系统运行能效及系统能耗的影响。结果表明,冬季供暖时室内空气温度处于20.19℃～24.47℃之间,室内最大垂直温差为2.67℃,室内热舒适性满足Ⅱ级舒适区条件(-1≤PMV≤1),且采用供水温度40℃、35℃比供水温度45℃时的能耗节省了13.65%、26.87%。夏季供冷时室内空气温度在23.14℃～25.26℃之间波动,室内最大垂直温差为2.91℃,供水温度为15℃时PMV值略微超出Ⅱ级舒适区,但热舒适性仍可接受,供水温度为7℃、11℃时室内热舒适性满足Ⅱ级舒适区条件;采用供水温度11℃、15℃比供水温度7℃时的能耗分别节省8.34%、15.75%。然后在相同供水温度条件下探究对流末端、辐射末端及对流辐射联合末端运行时室内环境参数、室内热舒适性、系统运行能效及系统能耗的变化规律。结果表明,对流末端系统可以快速调节室内空气温度,辐射末端系统调控室温时存在滞后性,但带有辐射末端的供冷暖系统可以提高室内整体热舒适性。冬季供暖时,室内空气温度与PMV值之间呈现显著弱相关,拟合优度为0.427;平均辐射温度、操作温度与PMV值之间呈现显著强相关,拟合优度分别为0.982、0.997,因此建议使用操作温度作为室内温控器的控制指标。夏季供冷时,室内空气温度、平均辐射温度、室内操作温度与室内PMV指标之间呈现显著强相关,拟合优度分别为0.979、0.991、0.991,因此室内空气温度、操作温度都可作为室内温控器的控制指标。最后对同种供冷暖系统在不同间歇运行策略下进行实验研究,探究不同间歇运行策略对供冷暖系统室内环境参数、室内热舒适性、系统运行能效及系统能耗的影响。结果表明,间歇运行策略可以节省系统运行能耗,且夏季比冬季更适合采用间歇运行策略。当系统关闭时长约为全天时长的60%时,冬季冷暖两联供系统、风机盘管系统、地板辐射系统分别节省25.48%、37.39%、39.73%的能耗;夏季冷暖两联供系统、风机盘管系统分别节省52.86%、44.48%的能耗。除此之外,为了保证人员进入室内时满足Ⅱ级舒适区条件,冬季供暖时建议冷暖两联供系统、风机盘管系统提前1～2h开启,地板辐射系统提前3～4h开启;夏季供冷时建议冷暖两联供系统、风机盘管系统提前0.5h开启。