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基于TRNSYS的太阳能与生物质能互补供热系统性能模拟分析摘要：利用TRNSYS软件，对西藏地区太阳能与生物质能互补供热系统的两种典型方案进行了数值模拟，并采用系统能量效率和效率两个评价指标来分析两种典型方案的热力学性能。
结果表明：生物质锅炉接入到冷水旁通管为最优方案，其能量效率高达75.63%、效率达37.59%.由最优方案的适用性和经济性分析得知，该最优方案能够满足用户的供热需求且在经济上是可行的。
目前西藏地区城市除了热电联产集中供热外，仍存在大量的小锅炉房供热。
而农村冬季采暖主要是以单户小炉灶燃烧牛粪为主，并没有实现集中供热。
这种粗放的能源利用方式导致能源利用效率低，生态环境污染严重。
由于西藏地区生态环境脆弱，能源的清洁利用已受到高度重视。
西藏属于太阳能应用的一类地区，太阳能供热已取得初步应用。
此外，西藏地区作物秸秆211.57万t，蕴藏能量约102万tce/a，将生物质用于供热较一次能源具有显著的现实意义。
由于太阳能具有不能连续供能等特点，结合西藏部分地区生物质资源相对丰富的优势，在西藏地区构建太阳能与生物质能互补供热系统是节能减排的有效手段。
近年来，太阳能与生物质能互补供暖的研究备受学者们的关注。
在太阳能与生物质能集成技术方面，国内外众多学者做了大量研究，为多能互补系统的建立奠定了理论基础。
但普遍分析都是针对太阳能与生物质能单体建筑供热采暖的研究，关于太阳能与生物质能互补区域供热（小区热力站）的研究很少。
文章以日喀则市扎西岗乡某一新型城镇化小区冬季供热为研究对象，为满足其供热需求，利用TRNSYS软件对太阳能与生物质能互补供热系统的两种典型方案进行仿真模拟，通过系统能量效率及效率指标对两种方案进行方案评优对比分析，并对互补供热系统进行了经济性分析，从而得出太阳能与生物质能互补供热系统在西藏地区的适用性与可行性。
1互补供热系统设计1.1仿真模型以日喀则市扎西岗乡某一新型城镇化小区为模拟对象。
基于TRNSYS的太阳能水源热泵系统优化研究曲世琳;王东旭;董家男;彭莉【摘要】为提高太阳能水源热泵耦合系统性能,该文从设计及运行两方面对其进行优化研究.在建立太阳能水源热泵耦合系统应用模型的基础上,用瞬时系统模拟程序( Transient system simulation program,TRNSYS)软件搭建系统计算模型,以系统的设计参数如:太阳能集热器面积、储热水箱体积及集热器倾角等为变量,利用GENOPT软件对系统进行优化. 并以系统运行控制参数如:集热器供回水温差和供暖末端供回水温差为变量分析系统性能参数( Coefficient of performance,COP) ,分析系统节能潜力. 该文以北京某别墅为研究对象进行优化,结果表明系统COP升高、性能得到改善. 研究结果为太阳能热泵系统优化提供了一定的理论依据.%This paper optimizes a solar-assisted heat pump system on design and operation in order to improve its performance. We build a system model using transient system simulation program (TRNSYS),taking solar collector area,storage tank capacity and collector tilt as variables,and then optimize the design using GENOPT software. Meanwhile, we analyze the coefficient of performance ( COP) and energy-saving potential of the system by taking temperature difference between supply and return water of heat collectors and that of heating terminal equipments as variables. The object of this study is a villa in Beijing. The study results show that the COP is increased and the performance is im-proved,which provide theoretical foundation for optimization on the solar-assisted heat pump system.【期刊名称】《南京理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(034)004【总页数】6页(P494-499)【关键词】太阳能;集热器;储热水箱;热泵;系统性能参数;瞬时系统模拟程序;系统优化;运行策略【作者】曲世琳;王东旭;董家男;彭莉【作者单位】北京科技大学机械工程学院,北京100083;北京科技大学机械工程学院,北京100083;北京科技大学机械工程学院,北京100083;北京科技大学机械工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TK513.5随着我国能源问题日益突出,可再生能源在建筑应用中得到了迅速发展,太阳能因其资源丰富引起人们的极大重视。
地源热泵系统模型与仿真曲云霞地源热泵空调系统利用大地作为冷热源,通过中间介质在埋设于地下的封闭环路中循环流动,与大地进行热量交换,进而由热泵实现对建筑物的空调。
与传统空调方式比较,地源热泵空调系统利用可再生能源,具有节能和环保的特点。
它在欧美已有数十年的历史,近年来在中国受到广泛关注,并已开始得到应用。
但是有关地热换热器的设计、地源热泵空调系统的性能预测、系统的优化设计等方面的研究还很不完善,也缺乏相应的规范,这在很大程度上制约了地源热泵的应用。
本文在山东省重大科技攻关项目资助下,对组成地源热泵系统的各个环路进行了研究,并利用能量守衡和质量守衡原理建立了地源热泵系统仿真模型。
本文的主要研究内容和成果如下：(1)竖直U型埋管地热换热器的传热模型。
对单个钻孔的传热划分为两个区域分别进行研究。
在钻孔周围区域,将竖直U型管的传热简化为有限长线热源的传热问题,采用格林函数法首次得到了有限长线热源温度分布的解析解。
由此得到工程上所关心的钻孔壁的代表性温度在恒定热流情况下随时间的变化。
与钻孔周围区域传热过程相比,由于钻孔内材料的热容量较小,因此除了讨论短时间(数小时)的瞬变传热问题以外,可以忽略钻孔内材料的热容量,把该部分的传热近似作为稳态传热处理。
本研究同时考虑了U型管内流体沿流动方向的导热,首次建立了U型管内流体的准三维模型。
该模型突破了国际上惯用的半经验公式的方法,通过理论分析首次得到了地热换热器流体进出口温度随地热换热器结构和负荷变化的解析解表达式。
通过引入了地热换热器钻孔内效能的概念,从理论上定量分析了钻孔内各项参数、尤其是两支管之间的热短路对传热的影响,为地热换热器的优化设计奠定了理论基础。
实际的地热换热器负荷是逐时变化的,所建立了地热换热器的动态传热模型把地热换热器随时间变化的负荷分解为一系列脉冲负荷,利用叠加原理建立了瞬变热流的地热换热器模型,进而可以确定在随时间任意变化的负荷作用下任一时刻的温度响应。
基于TRNSYS软件的太阳能辅助土壤源热泵供热装置性能分析基于TRNSYS软件的太阳能辅助土壤源热泵供热装置性能分析随着能源紧缺和环境污染问题的日益突出，太阳能作为一种清洁、可再生、无污染的能源源头受到了广泛关注。
土壤源热泵作为一种高效利用太阳能的供热方式，具有良好的环境适应性以及节能效果，越来越受到人们的喜爱。
本文将基于TRNSYS软件，对太阳能辅助土壤源热泵供热装置的性能进行详细分析。
太阳能辅助土壤源热泵供热装置是一种利用太阳能和土壤热能的供暖方式。
它的工作原理是通过地下的管道吸收土壤中的热能，然后通过热泵的工作，将这部分热能转移到室内进行供热。
而太阳能则作为辅助能源，通过太阳能集热器收集太阳能并将其转化为热能，为土壤源热泵提供额外的能量来源。
因此，太阳能辅助的土壤源热泵供热装置具有高效、环保、节能等优点。
为了对太阳能辅助土壤源热泵供热装置的性能进行分析，我们使用了TRNSYS软件。
TRNSYS是一种用于建模和模拟能源系统的软件工具，它可以模拟各种供暖、供冷和热水系统的性能。
在本次分析中，我们将采用TRNSYS软件来模拟太阳能辅助土壤源热泵供热装置，并评估其性能。
首先，我们需要建立一个太阳能辅助土壤源热泵供热装置的模型。
模型中包括太阳能集热器、地下管道、热泵、室内供热器等。
我们根据实际情况设置模型的参数，如太阳能集热器的面积、热泵的工作参数、土壤的热传导系数等。
然后，我们可以通过TRNSYS软件对该模型进行仿真，并得到供热装置在不同工况下的性能数据。
在进行性能分析之前，我们需要确定评价指标。
常见的指标包括系统的制热效率、热泵的工作性能系数（COP）、室内温度稳定性等。
制热效率是指供热装置产生的热量与所需的输入能量之比，反映了系统的热能利用效率。
COP指标是指热泵输出功率与输入能量的比值，它可以反映热泵的性能水平。
室内温度稳定性则是指在不同外界工况下，室内温度的波动情况，反映了供热系统的控制能力。
基于TRNSYS的严寒地区太阳能和地源热泵联合应用技术研究潘建伍【摘要】Based on TRNSYS software numerical simulation, research on the technical feasibility and the parameter optimization of combined application technology of solar energy and ground source heat pump in severe cold area were carried out. The results showed combined application technology of solar energy and ground source heat pump in severe cold area is feasible. Parallel source-side complement heating mode has relatively high efficiency, so flat plate collector was recommended. COP of the source side thermal complement parallel system increases non-linearly with the collector area, but it stabilizes when reaching a certain value.%基于对TRNSYS软件进行数值模拟,在严寒地区对太阳能和地源热泵联合应用技术的可行性和参数优选等问题进行研究.结果表明,在严寒地区采用太阳能和地源热泵联合供热采暖系统是可行的,采用并联型源侧补热模式的效率相对较高,建议选用平板式集热器,并联型源侧补热系统的全年COP随集热器面积的增大,非线性提高到一定值之后,COP趋于稳定.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P15-18)【关键词】严寒地区;太阳能;地源热泵;TRNSYS【作者】潘建伍【作者单位】南京航空航天大学土木系,江苏南京 210016【正文语种】中文【中图分类】TU375太阳能和地源热泵技术都属于可再生能源利用技术。
太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究共3篇太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究1太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究随着能源环境的改变，对于可再生能源的需求与使用正越来越高。
太阳能成为了当代最主要的一种绿色能源之一，也成为了很多科技公司、研究院所等单位的研究焦点。
太阳能的应用已经从传统的发电领域扩展到了其他诸多领域，其中太阳能供热领域也越来越受到人们的关注。
在太阳能供热领域中，太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统得到了广泛的应用。
本文将介绍太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究。
一、太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的介绍太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统主要由太阳能集热器、热水储罐、地源热泵、水泵、换热器等组成。
太阳能集热器吸收太阳辐射的能量，将能量转化为热能，通过管道将热能输送到热水储罐中进行储存。
当太阳能集热器收到的太阳辐射不足时，地源热泵会自动开启进行补充供热，并将所供的热量输送到热水储罐中，以保证供热水系统的正常运行。
太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统与传统的热水系统相比有以下优势：（1）使用太阳能等可再生能源作为主要供能来源，节能环保；（2）可以自动检测太阳辐射，自适应调节；（3）能够进行热能的储存，随时调用热能。
二、TRNSYS模拟太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统TRNSYS是一个专业的建筑能源分析软件，主要用来进行建筑能耗计算、系统设计和分析等。
在太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的设计与优化过程中，TRNSYS的应用可以对系统参数和运行状态进行分析、优化和改进。
在太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟中，需要对系统各个部分进行建模。
首先需要对太阳能集热器进行建模，计算集热板面积、箱体材料、传热管道参数等。
然后需要进行热水储罐的建模，计算罐体的材料、容积、热损失等。
接下来需要进行地源热泵的建模，包括压缩机、膨胀阀、换热器、管道等参数的计算。
太阳能地源热泵联合供热水系统TRNSYS模拟与研究李淋;徐青山;蒋菱;霍现旭;李国栋【摘要】地源热泵长期运行从土壤中取热,导致地埋管换热器附近土壤温度持续性降低,会降低系统运行效率直至系统崩溃.为解决这一问题,以天津地区某高校学生公寓供应生活热水工程为例,建立太阳能地源热泵联合供热水系统.利用TRNSYS软件搭建仿真模型,从系统换热量、性能系数、太阳能集热效率的数据结果证明系统的可行性;对系统中各用电设备的月总用电量、年用电量进行数值分析,验证系统的经济性;研究第一年每月和10a内土壤平均温度和热不平衡率的变化情况,证明系统的可持续性和稳定性.仿真结果表明,通过将太阳能与地源热泵联合起来供应高校生活热水,可以有效解决地埋管附近土壤温度持续性降低的问题,验证了所建立系统的正确性及有效性.%Ground-source heat pump system takes heat from the soil,causing the temperature of soil which near the buried pipe heat exchanger to get lower and lower,and even leading to the collapse of the system.To solve the problem,according to the hot water system project of student apartment in Beijing,a solar-ground source heat pump system model is established.Then Carrying out a simulation study of the system based on TRNSYS program is to verify the correctness of the model:firstly computes the amount of heat exchange,the coefficient of performance(COP)of system and the coefficient of solar collector to prove the feasibility of the system;then analyses the monthly and annual electricity consumption of all equipment to verify the economy;finally studies the soil temperature and the ratio of the soil heat imbalance to analyze the sustainability and stability of the system.Study case shows thatit can solve the persistent reduction of soil temperature by combining the solar energy and ground-source heat pump together to supply hot water.The result confirms correctness and validity of the proposed model.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2017(033)009【总页数】7页(P124-130)【关键词】太阳能;地源热泵;TRNSYS;可行性;经济性;可持续性【作者】李淋;徐青山;蒋菱;霍现旭;李国栋【作者单位】东南大学电气工程学院,江苏南京210096;东南大学电气工程学院,江苏南京210096;国网天津市电力公司电力科学研究院,天津300392;国网天津市电力公司电力科学研究院,天津300392;国网天津市电力公司电力科学研究院,天津300392【正文语种】中文【中图分类】TU83随着社会的快速发展和人民生活质量的提高，稳定的生活热水供应成为一项必备的建筑设施。
在国家推动能源生产、节能减排的新形势下，利用可再生能源、减少污染废弃物的排放，是政府、企业和民众的共同目标 [1-3]。
减少碳等传统化石能源的使用，加大可再生能源的能源市场占有率，促进全球能源互联网的发展是解决人类能源危机、环境污染和气候变暖的有效途径[4-6]。
太阳能集热器和地源热泵是利用可再生能源供热的2种有效方式，太阳能集热器将光照中的太阳能转化为水的热能，其投资较小，使用年限一般为7～8 a[7-8]；但太阳能集热器供热水受季节、天气及所在空间位置影响较大，具有一定的不稳定性[9-10]。
地源热泵是向土壤中释放热量或者吸收热量来制冷或者制热的，具有节能、环保、效率较高、受季节因素影响小等优点，同时维护成本也较低[11-12]；但是地源热泵前期投资大、长期从土壤中取热会造成土壤温度下降，影响整个系统的效率[13-14]。
为了解决太阳能集热器供热的不稳定性和地源热泵系统附近土壤温度持续性降低的问题，本文提出将太阳能和地源热泵联合起来供应热能。
目前，已有的国内外研究主要集中在联合系统效率高、性能好等方面。
文献[9]对太阳能地源热泵联合系统进行了能量和火用分析，结果表明热泵的COP在3.12～3.64之间，而系统的COP在2.72～3.43之间。
文献[10]在公共建筑中设计了一套复合式太阳能-地源热泵系统，并用TRNSYS软件进行预测仿真，结果表明所设计的系统可以有效、稳定长期运行，节省了经济开支。
文献[11]建立了传统的地源热泵系统和复合式地源热泵系统，在TRNSYS进行模拟对比分析，结果表明利用太阳能辅助地源热泵在以热负荷为主的建筑物中是可行的，在设定的20 a仿真年限内，混合式地源热泵比传统的地源热泵的净现值（NPV）低3.7%～7.6%。
文献[12]建立了太阳能地源热泵耦合系统，通过对全年热量平衡进行计算，结果发现可以克服单一使用地源热泵或太阳能系统的运行性能低的问题，并且经济效益更好。
这些文献没有考虑到地源热泵长期运行可能出现的土壤热失衡问题，文献[19]提出将太阳能地源热泵系统（SGCHP）应用到寒冷地区的方案，并用TRNSYS软件进行仿真动态模拟，对热负荷远大于冷负荷的严寒地区土壤温度问题进行研究。
文献[20]在实际搭建太阳能地源热泵系统基础上，分析了整个系统的用能情况和分析地温变化情况，并着重对运行策略进行研究。
本文以天津地区某高校学生公寓太阳能地源热泵联合供热水工程为基础，在TRNSYS软件上搭建仿真模型，对仿真结果进行分析研究，验证系统的可行性、经济性和可持续性。
我国北方地区地热资源和太阳能资源丰富，冬季的供热需求大[21]。
在天津地区某高校建立学生公寓供应生活热水工程：以天津地区某高校学生公寓供应生活热水工程为例，每月根据气温和学生在校情况的日用水量见表1。
学生用户在寒暑假时间段的热水负荷需求很小，太阳能地源热泵联合供热系统的热能需求量几乎为0，结合系统最大限度利用太阳能的原则，将太阳能输入到土壤中来进行热补偿[19-21]，工程原理图见图1[22]。
在高校上课期间供热过程运作，地源热泵系统正常工作，太阳能集热器和地源热泵联合起来供应生活热水；高校放假期间补热过程运作地源热泵系统停止工作，利用板式换热器将太阳能输入到土壤中，以达到热平衡的作用。
太阳能集热器采用强制循环，集热器的倾角设置为0°。
依据06SS128太阳能集中热水选用与安装规范，可以由日平均用水量、温度和其他已知变量直接计算出直接式系统集热器总面积：式中：AC为太阳能集热器总面积，m2；Qd为日平均用水量，L；c为水的比热容，kJ/（kg·℃）；ρr为水的密度，kg/L；tend为集热水箱内水的终止设计温度，℃；tL为水的初始温度，℃；JT为集热器总面积上年平均日或月平均日太阳能辐射量，kJ/m3；f为太阳能保证率，经验值取0.30～0.80；ηcd为集热器年或月平均集热效率，经验值取0.25～0.50；ηL为管路及贮水箱的热损失率。
冬季日均用热水量最大，由太阳能提供总制热水热量的25%。
集热水箱体积的确定与集热面积有关，一般而言1 m2的集热面积对应于40～100 L集热水箱的体积，本工程中取58 L。
热泵机组的制热量和土壤源热泵系统的日耗热量为：式中：Qd为日耗热量，kW；Qg为热泵机组设计小时平均供热量，kW；m为用水计算单位数；qr为热水用水定额，L/（人·d）；ρ为水的密度，kg/L；c为水的比热容，kJ/（kg·℃）；tr为热水温度，℃；tL为冷水温度，℃；k1为安全系数；T1为热泵机组设计工作时间，h。
地源热泵系统在日均用热水量最大的冬季承担总制热量的75%，制热水的时间为15 h。
根据GB50366—2009《地源热泵系统工程技术规范》相关规定，一般地下钻孔的热间距为3～6 m，本工程取4 m。
天津地区地下地埋管换热器单位管长换热量为50 W/m，根据相关公式可计算出满足冬季最大吸热量所需的钻井长度和钻井个效：式中：L为地埋管换热器的总管长，m；Q1为地埋管换热器的热负荷，kW；q为单位管长换热量，W/m；H为设计的钻井深度，m；N为钻井个数。
基于TRNSYS软件，建立了高校学生公寓太阳能地源热泵联合供热水系统的仿真模型，各部件的型号选择见表2。
太阳能地源热泵联合供热水系统的工作过程分为3部分：集热过程、储热过程、补热过程，集热过程是太阳能集热器吸收太阳光中的能量；储热过程是当太阳能集热器中水温达到设定温度时，将集热器中的热水输送到保温水箱中进行储热的过程；补热过程是学生公寓没有热水需求时间段将集热器中的热水热能通过板式换热器输送到土壤中，进行补热的过程。
太阳能集热过程中温差控制器上限为10℃，下限设置为2℃，同时若负荷侧出口温度高于切断温度上限（100℃）则停止工作[22-25]。
太阳能储热过程温差控制上限设置为15℃，下限设置为0℃，设定温度为60℃，若超过切断温度上限停止工作。
土壤补热过程发生在高校放假时间段的8：00-17：00，高校上课时间段14：00-16：00，启动循环泵将太阳能热水中热量输送到土壤中，对土壤进行补热，其他时间段关闭补热过程，仿真图如图2。
该系统的热源为太阳能和地源热泵，通过输出部件与气象部件、集热水箱和储热水箱连接，以月和年为积分时间单位[25]，输出太阳能总辐射量为IColl，集热器吸收的有用能为Qucoll、地源热泵辅助加热能量为QAux、地源热泵功率月积分量为Q、太阳能集热效率为η、性能系数为COP。
