地热和太阳能集热器作为热源相互补充

使用来自近地表地热和太阳能混合集热器的低温热运行热泵的实验系统。

© ISFH，太阳能研究所，Emmerthal

热泵
系统 地热和太阳能集热器作为热源相互补充

地热集热器和太阳能集热器可以组合为热泵的二价热源。这保证了一些好处。在这个研究项目中，系统行为得到了更详细的检查。在模拟研究中分析了两种热源的不同系统配置，特别注意土壤的热耗竭和临界霜冻条件。为此目的专门开发了地热集热器的数值模型，该模型精确地描述了热过程。

以地热集热器 (EWK) 作为热源的热泵系统比空气/水热泵更节能。与地热探测器相比，EWK 需要较少的结构工作，并且可以在很大程度上独立于底土的地质情况使用。然而，EWK 需要相对较大的空间，这也是它们迄今为止很少使用的原因。偶尔对土壤进行太阳能热再生可显着减少所需的 EWK 面积，同时避免土壤的热耗竭。由于空间需求减少，EWK 对许多单户和多户住宅都具有吸引力。

研究重点

作为研究项目的一部分，已经开发了用于地热收集器的 TRNSYS 模型（710 型）。考虑到冻结过程和流体容量，它允许通过土壤对二维截面进行精细离散化。它在 TRNSYS 中针对快速、动态的系统仿真进行了优化。该模型在专门建造的测试设施上进行了实验验证。在此基础上进行了广泛的系统模拟研究，以确定基本的尺寸参数。在使用不同配置的 EWK 和太阳能集热器以及不同控制策略的模拟中确定了地热集热器的面积减少潜力。

成功

正如实验测试表明的那样，实验研究和 EWK 模型非常吻合。TRNSYS 模型“地热集热器”可从 ISFH 免费获得。

模拟研究还表明，与当前的 VDI4640-2 尺寸建议（绿色印刷 05/2015 ）。因为如果存在热衰竭的风险，可以有针对性地利用太阳能热再生地面。

这里的基本参数是减少 EWK 管道的铺设距离。确定了一个简化的尺寸标注规则，该规则使用现有土壤的热导率来近似特定太阳能集热器区域（Asolar/Aewk）与相对 EWK 面积减少之间的联系。因此，先前关于 EWK 尺寸的建议得到了无釉太阳能集热器的面积减少影响的补充。

采用

2018 年第三季度将在本网站上显示简化解释规则的信息表。

地热收集器模型作为模拟软件 TRNSYS 的计算时间优化组件实施，并通过太阳能研究所专门构建的实验系统的测试进行了实验验证。它应要求免费提供（TRNSYS 710 型）。