【摘 要】
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寒冷地区冬季地源热泵长期运行使得土壤平均温度下降，最终地源热泵系统无法长期持续运行。针对这个问题，本文提出了一种太阳能辅助地源热泵供暖系统，以寒冷地区张家口为例，对该系统的运行特性进行了详细研究。 首先，根据低谷电价政策，提出太阳能辅助地源热泵供暖系统，并结合低谷电蓄热。构建系统的设备费用和运行费用目标函数，以张家口地区70000m2住宅小区为例，运用枚举法进行计算求解，得出在太阳能集热器面积为
【机 构】
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华北电力大学(保定) 华北电力大学
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寒冷地区冬季地源热泵长期运行使得土壤平均温度下降，最终地源热泵系统无法长期持续运行。针对这个问题，本文提出了一种太阳能辅助地源热泵供暖系统，以寒冷地区张家口为例，对该系统的运行特性进行了详细研究。
首先，根据低谷电价政策，提出太阳能辅助地源热泵供暖系统，并结合低谷电蓄热。构建系统的设备费用和运行费用目标函数，以张家口地区70000m2住宅小区为例，运用枚举法进行计算求解，得出在太阳能集热器面积为2181m2时，系统总费用最低为2253917.67元。
其次，针对系统中的蓄热水箱，构建了一个新型结构的蓄热水箱，该蓄热水箱内部结构包括稳流器和挡水板，并用fluent软件对该水箱进行了蓄热和供热的模拟。模拟的结果显示，该蓄热水箱在蓄热和供热模式中，有六个温度分层。最后得出该蓄热水箱在蓄热四个小时的情况下，可以满足用户五个小时的供热需求。
然后，对太阳能辅助地源热泵供暖系统的运行模式仿真分析，结合气象参数和建筑负荷，通过MATLAB软件编程模拟，各个时间段对应的运行模式，选取了四个典型日的运行模式进行分析。在系统年费用最低时，得出设备费用为355.39万元，运行费用为183.9万元，费用年值为225.4万元。
最后，设计太阳能辅助地源热泵供暖系统优化的程序，通过输入建筑面积、屋顶面积、热泵机组价格、建筑热指标以及选取建筑所处城市，使用第二章和第四章的能量方程以及费用公式，进而对系统进行优化计算，最终得出最优的太阳能集热器面积，绘制系统费用年值函数图。
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