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1、 学校代号 10532 学 号 S10011013 分 类 号 TK01+9 密 级 公开 硕士学位论文 天然气基冷热电联供系统与土壤源热泵 耦合系统研究 学位申请人姓名 康书硕 培 养 单 位 土木工程学院 导师姓名及职称 张国强 教授 李洪强 助理教授 学 科 专 业 供热、供燃气、通风及空调工程 研 究 方 向 建筑节能新技术 论文提交日期 2013 年 05 月 31 日 学校代号：10532 学 号：S10011013 密 级：公开 湖南大学硕士学位论文 天然气基冷热电联供系统与土壤源热泵耦合系统研究 学位申请人姓名： 康书硕 导师姓名及职称： 张国强 教授 李洪强 助理教授 培 养
2、 单 位： 土木工程学院 专 业 名 称： 供热、供燃气、通风及空调工程 论文提交日期： 2013 年 05 月 31 日 论文答辩日期： 2013 年 06 月 03 日 答辩委员会主席： 李念平 教授 Research on the system coupled with combined cooling, heating and power system based on natural gas and ground source heat pump system by KANG Shushuo B.E. ( Henan University of Urban Construction
3、) 2010 A thesis submitted in partial satisfaction of the Requirements for the degree of Master of Science in Heating, Ventilating and Air Conditioning Engineering in the Graduate School of Hunan University Supervisor Professor ZHANG Guoqiang, Assistant professor LI Hongqiang May, 2013 I 湖 南 大 学 学位论文
4、原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，论文中不包含任何其他人个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本
5、学位论文。 本学位论文属于 1、保密，在_年解密后适用本授权书。 2、不保密。 （请在以上相应方框内打“”） 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 天燃气基冷热电联供系统与土壤源热泵耦合系统研究 II 摘 要 建筑节能问题已不容忽视。而建筑节能一般从三个途径入手，即建筑本体、建筑能效设备以及建筑能源来源。 且后两者在建筑运行节能中起关键作用， 即 “开源”与“节流” 。在“开源”方面，以天然气基冷热电联供系统（NG-CCHP）和地源热泵为代表的分布式能源系统是应用比较广泛且高效的供能系统。经过文献综述，两类系统应用过程中存在一定的问题。即，几近于并行发展，没有实现交叉
6、融合，即便部分同领域研究学者对二者耦合进行了研究，但依然是两者的简单叠加，不能形成系统的优势互补，没有基于能的品位梯级利用原则，进行系统深度集成。 因此，作者提出一个新型 NG-CCHP 与土壤源热泵（GSHP）相耦合的分布式能源系统。该系统融入了能的品位提升与能的梯级利用思想，将二者形成一体化系统，脱离两个系统叠加的概念，形成一个新型多能源耦合的冷热电三联供系统。 为进一步诠释该耦合系统节能机理及系统性能特点，给出一典型供能案例系统。选择传统 NG-CCHP、NG-CCHP 与 GSHP“并联型”供能系统作为参比对象，以低品位余热利用率（1）和相对节能率（2）作为性能评价准则。并分析了耦合关
7、键操作参数对一体化供能系统性能的影响特性。经过研究得到如下结论： （1）一体化供能系统的1为 117%，且一体化供能系统中 GSHP 的能效比常规 GSHP 提高了 95.9%。“并联型”供能系统的1为 104%；因此，一体化供能系统的低品位余热利用2分别为 12.5%、17%，参比系统分别为“并联型”供能系统和 NG-CCHP。与 NG-CCHP 相比，一体化供能系统的系统2为 4.0%。 （2）当满足建筑用能需求时，与 NG-CCHP 相比，一体化供能系统的一次能源消耗量降低了 29.1 Nm3/h；与“并联型”供能系统相比，一体化供能系统减少了 29.6 kW/h 的电力需求，而电的品位
8、比低品位热（180-120）的品位大的多。 （3） 在改变 NG-CCHP 的低品位余热利用方式与 GSHP 相耦合的一体化供能系统中，当为了减少 GSHP 的地下打井面积时，可以使 NG-CCHP 的低品位余热与 GSHP 地源侧机组进口相耦合； 当为了最大限度地提高低品位余热利用效率时，可以使 NG-CCHP 的低品位余热与 GSHP 需求侧机组出口相耦合。 关键词：建筑节能；供能系统；天然气基冷热电联供系统；土壤源热泵；一体化系统 硕士学位论文 III Abstract At present, building energy-saving problems have not been a
9、llowed to ignore. Building energy-saving is generally carried out by the following three ways: building ontology, building energy-efficiency equipment and building energy sources. And the latter two play a key role in the building energy-saving running, namely “open source” and “throttling”. In the
10、“open source”, the combined cooling, heating and power system based on natural gas (NG-CCHP) and ground source heat pump as the representative of distributed energy system is used widely and efficient energy supply system. After a literature review, there are some problems in the application process
11、 of the two types systems, namely which develop almost in parallel and can not achieve the cross amalgamation. Even if the coupling between the two types system is researched by the part researcher in the same field, but which still is the simple sum of the two and can not form the complementary adv
12、antages of the systems and achieve the depth integration based on the energy cascade utilization principle. Therefore, a new distributed energy system coupled with NG-CCHP and ground source heat pump (GSHP) is proposed, in which the principle of the energy grade promotion and energy cascade utilizat
13、ion is integrated, which makes the two systems become an integration system, which eliminates the simple superposition to form a new trigeneration system coupled with multi-energy. To further interpret the energy-saving mechanism and performance characteristics of the coupled system, a typical compo
14、site energy supply system is given. The traditional NG-CCHP and the “parallel” system coupled with NG-CCHP and GSHP are selected as the reference object. Low-grade waste heat utilization efficiency 1 and relative energy-saving rate 2 is used as the performance evaluation criteria. The influence char
15、acteristic of the coupling critical operating parameters on the performance of the integrated energy supply system is also analyzed. The following conclusions can be given through the research and analysis. (1) The low-grade waste heat utilization efficiency of the integrated energy supply system is 117%, in which the energy efficiency of GSHP increases by 95.9% compared with the c
