分区串并联式 SGCHPSS 组合系统容量匹配与运行优化研究

宋梦瑶 周勇 刘艳峰 ，2 田师果 杨灵艳 刘延柱

1 省部共建西部绿色建筑国家重点实验室

2 西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院

3 中国建筑科学研究院有限公司

4 山东济安工程项目管理有限公司

0 引言

太阳能-地源热泵跨季节蓄热（SGCHPSS）系统可将太阳能通过地埋管储存在土壤中，使土壤温度较快恢复并提高系统效率[1-2]。管群串联式SGCHPSS 系统换热效率较高，且管路初投资较小[3]，但易产生水力不平衡[4]，且整体换热温差小。并联式 SGCHPSS 系统换热温差大，且钻孔内热阻小[5]，但整体换热效率低。

为克服传统SGCHPSS 系统的不足，本文提出管群分区串并联式 SGCHPSS 系统，以提高管群换热温差与换热效率，从而提高系统综合性能。刘艳峰等[6]对管群分区串并联后土壤的蓄/ 放热特性进行了研究，证明该形式下管群换热性能更高。但目前管群分区面积与热量分配对分区串并联式SGCHPSS 系统性能的影响尚不明确，且系统在不同地区的适用性与优化研究尚未出现。因此本文将针对以上两个问题进行研究与分析。

1 系统描述

分区串并联式SGCHPSS 组合系统的主要组成部件及原理如图 1（a）所示，管群连接形式如图 1（b）所示。在非供暖季，太阳能集热器吸收太阳辐射将循环水加热，与供热回水换热后进入蓄热水箱，若水箱顶部高温水达到蓄热温差要求，不同流量的高温水分别进入串联与并联区域的地埋管，将热量储存在土壤蓄热体中，最后回到蓄热水箱底部。在供暖季，热量使用优先级为：优先采用需热水箱直接供热，若不满足则开启地源热泵，优先使用高温区，待高温区与低温区温度一致后，地源热泵全管群运行，直至供热季结束。……