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为改善我国的能源消耗问题和环境污染问题,我国能源局对北方地区的冬季供暖方式提出了新的要求,制定了清洁取暖的方针政策。因此,北方各省市严格削减了供暖煤炭的比重,提高了清洁能源特别是可再生能源供暖比例;并制定了“煤改电,电供暖”的节能减排方案。低温空气源热泵供暖系统以其高效节能、低温工况下运行稳定及清洁无污染的突出优点被广泛应用于住宅供暖,这对改善北方地区的雾霾环境及节能减排起到至关重要的作用。本文针对泰安地区一栋居民楼在冬季所采用的低温空气源供暖系统展开实验研究和TRNSYS模拟研究。首先,根据实验地居民楼的供暖需求进行了供暖系统设备选型,建立了以低温空气源热泵为热源的供暖系统实验台并运行,记录一个供暖季中各设备的运行数据,整理数据得到低温空气源热泵供暖系统在北方地区的运行特性。其次,利用TRNSYS模拟软件对上述实验项目建模模拟,将模拟结果与实验结果作对比验证TRNSYS模拟建模的可靠性;并通过分析模拟结果发现该供暖系统在控制方案方面存在弊端之处。最后,提出根据室外温度来控制回水温度的优化控制方案,在搭建的TRNSYS模型的基础上,模拟低温空气源热泵供暖系统在优化控制方案的控制下的运行特性,并分析优化方案的节能性,找出低温空气源热泵供暖系统最佳的运行控制策略。经实验研究得出:该低温空气源热泵供暖系统在北方地区运行稳定;机组在典型日1~典型日3的工况下可提供的平均制热量分别为:128.1 kW、163.1 kW和71 kW;平均制热性能系数cop分别达到3.02、2.72和3.24;制热量和cop变化趋势均与室外温度变化趋势相反。经TRNSYS模拟研究得出:设计工况下(平均室外温度-6.7℃),该住宅楼的供暖热指标为29.7W/m~2;该低温空气源热泵机组在最冷月的月平均cop高达3.01;室外温度是影响低温空气源热泵供暖系统能耗的重要因素之一,根据室外温度来控制机组运行可大大降低能耗;在最佳优化控制方案控制策略下运行时,机组在最冷月所提供的制热量增加,月均cop值达3.32;整个供暖季的耗电量与普通变回水温度控制策略相比节约15.72MW·h电量,可减少标煤消耗量为1934.17kg。经过本文研究,可得出低温空气源热泵供暖系统可广泛应用于北方地区居住小区,根据室外温度来控制低温空气源热泵供暖系统的运行,其供暖效果更好,供热效率更高也更节能的结论。本文为空气源热泵供暖系统在北方寒冷地区的可行性研究提供了参考,为减轻我国的能源消耗压力和环境压力贡献了力量。