论文总字数：30649字

摘 要

本文基于能耗模拟软件DesignBuilder模拟并分析了在位于石家庄的住宅建筑中采用空气源热泵与相变储能地板辐射供暖结合的采暖系统的使用效果。在软件中对建筑进行建模，对建筑的计算热负荷用的各项参数进行设定并在此基础上对供热设备进行选型，建立了供热系统。通过控制变量法选出了对于目标建筑而言最佳的地暖地板构造方案。对所设计系统在目标建筑中应用的效果进行模拟与分析，并将其运行效果与未采用相变材料的系统进行比较。此外，还对比了所设计系统与现存常见采暖系统的经济性。对所设计系统在采暖季运行的模拟结果表明，系统在仅在电网谷段运行的情况下，通过相变材料夜间蓄热可以满足建筑日间采暖的需求，证明方案是可行的。对比研究采用与未采用相变材料的系统的运行效果发现，采用了相变材料的系统既实现了节能降耗，又实现了削峰填谷，具有一定的优势。同时，经济性分析的结果表明，在政府提供补贴的前提下，相对于现存采暖系统该系统还具有较好的经济性。

关键词：DesignBuilder，潜热蓄能，地板采暖，建筑节能，削峰填谷

ABSTRACT

Based on the energy consumption analysis software, DesignBuilder, this thesis has conducted the simulation and the analysis of the performance of the heating system applied in a residential building located in the city of Shijiazhuang, which includes an air-source heat pump and a hot-water underfloor heating system combined with phase-change material. A model of the building has been built in the software, several parameters related to the calculating of the building’s heat load have been entered, the sizing of the heating equipment has been carried out and a heating system has been framed. The best choice of the formation of the underfloor heating system has been decided by using the control variable method. The performance of the system has been simulated and a comparison has been made between the system used and a similar system that doesn’t use phase-change material. Besides, a comparison focusing on the economic performance of a common system and the designed system has been done. The simulation during the heating season shows that the building’s heating demand during the day can be fulfilled by the heat stored by the phase-change material during the night using off-peak electricity and the scheme is feasible. The comparison proves that the system using phase-change material is better due to its less energy consumption and peak electricity clipping. In the meantime, the analysis towards the economic performance shows that the system designed has a better economic performance with the support of the government policy.

KEY WORDS: DesignBuilder, latent heat storage, underfloor heating, building energy conservation, peak electricity clipping

目 录

摘 要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 引言 1

第二章 建筑模型的建立 2

2.1软件介绍 3

2.1.1 软件背景 3

2.1.2 计算原理 3

2.1.3 操作步骤 3

2.2建筑基本信息 4

2.2.1地理位置 5

2.2.2围护结构 6

2.3采暖设计 6

2.3.1室内设计参数 6

2.3.2供热系统设计 7

2.3.3热损失计算 8

2.3.4供热系统参数设置 8

第三章 地暖方案设计 10

3.1地面构造 10

3.2方案设计 11

3.3模拟结果与分析 14

3.3.1 有无使用相变材料效果比较 14

3.3.2 不同面层厚度效果比较 16

3.3.3 不同相变温度效果比较 17

3.3.4 不同相变层厚度效果比较 19

3.3.5 不同相变潜热效果比较 20

3.4确定方案 21

第四章 模拟结果与方案优化 21

4.1系统运行效果评价 21

4.2系统节能效果评价 24

4.3经济性分析 25

4.3.1初投资计算 25

4.3.2年运维费用计算 26

4.3.3系统经济性评价 26

第五章 结论 27

参考文献（References） 29

附录 31

致谢 34

第一章 引言

近年来，随着我国能源转型的深化，可再生能源在国内的发展迅速。但是，由于部分可再生能源资源性质特殊，再加上现有电力系统条件和市场体制机制的不完善，以弃风弃光为首的一系列问题开始出现。在各省市和电网企业放缓装机量增速，扩大可再生能源电力消纳的基础上，目前的弃风、弃光率仍在15%左右，尤其在冬季，局部地区甚至会面临弃风弃光反弹的压力。因此，如何提高新能源利用率，减少弃风弃光电量，已成为研究领域关注的重点。在能源需求方面，随着终端能源消费结构转型的深化，至2040年电力将占到我国能源需求增长的一半以上，超过煤炭和石油成为终端能源消费的主要来源，而那时工业和建筑将是电力需求增长的主要驱动力。目前建筑能源消费的近三分之二用于室内供暖和水暖，预计到2040年建筑能源消费中二者所占份额仍将保持在50%左右[1]。因此，建筑行业在能源消费方面将会扮演越来越重要的角色，而采暖则是其中不可忽视的一部分。一方面，能源供给侧存在着不可忽视的电力消纳问题；另一方面，能源需求侧则面临着越来越大的能源消费量。如何有效利用日渐扩大的能源需求来解决可再生能源电力消纳问题，是相关领域的研究需要关注的问题。

储能技术是提高能源利用率的重要手段之一，它通过物理或化学热的形式将热量储存在储热介质中，需要使用时再将其释放出来，解决了热量的供需在时间和空间上的不匹配，可以用于消纳多出的发电量，也可以用于实现负荷转移。在建筑采暖系统中使用储能技术消纳电网谷段的可再生能源发电量，对于缓解弃风弃光限电问题有一定意义，同时也可以提高建筑暖通系统的能效，降低系统的能源需求。对于采暖用户而言，实现削峰填谷也可以节省电费开销，是一种双赢的选择。因此，如何在建筑热工系统中利用储能技术一直是建筑节能领域的热门方向。

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