科创中国

行业领域

新能源及节能技术,清洁生产与循环经济技术,资源高效开发与综合利用技术,生态环境建设与保护技术,清洁能源

需求背景

宁夏银川市位于中国西北地区，冬季寒冷，夏季炎热，气候条件对建筑物的采暖和制冷需求提出了较高的要求。在此背景下，地源热泵系统作为一种高效、环保的供暖和制冷技术，得到了广泛关注。然而，地源热泵系统在寒冷地区面临着冬季土壤温度降低导致供热性能下降的问题。太阳能直驱直储耦合地源热泵系统通过结合太阳能与地源热泵技术，利用太阳能提供额外热源以改善系统性能，具有良好的应用前景。银川艾尼工业科技开发股份有限公司选取宁夏银川市某办公建筑为研究对象，计划开发太阳能直驱直储耦合地源热泵系统，以解决寒冷地区冬季供热效率低下的问题，并提高能源利用效率和经济效益。

需解决的主要技术难题

1. 冷热负荷预测与地埋管设计： 需要对建筑物全年冷热负荷进行精确预测，确定地埋管的数量和长度，并利用仿真软件建立地埋管地源热泵系统模型，评估系统是否满足设计要求。

2. 太阳能与地源热泵系统耦合设计： 设计太阳能直驱直储耦合地源热泵系统，包括太阳能直供循环和双地埋地源热泵供热循环两种模式。需要研究相应的运行模式和控制策略，确保系统在不同气象条件下的有效运行。

3. 系统仿真与性能验证： 通过模拟软件对系统进行建模和仿真，分析系统在典型气象条件下的储热性能，验证系统设计的合理性。需要对储热管群和换热管群的土壤温度变化进行长期仿真，评估系统运行效果和土壤温度恢复情况。

长期运行性能评估： 分析系统运行10年期间机组COP、系统COP以及土壤温度变化，验证太阳能直驱直储耦合地源热泵系统的长期运行性能和可靠性。

期望实现的主要技术目标

1. 准确预测冷热负荷： 建立办公建筑的3D模型，利用模拟软件进行全年动态仿真，精确预测建筑物的冷热负荷，为地埋管设计提供科学依据。

2. 优化系统设计与控制策略： 设计合理的太阳能直驱直储耦合地源热泵系统，优化运行模式和控制策略，确保系统在不同气象条件下的高效运行。

3. 提高储热系统效率： 通过仿真模拟分析储热系统在不同季节和气象条件下的运行情况，提高系统的储热效率，确保太阳能资源的有效利用。

验证系统长期性能： 进行全年仿真模拟，分析系统运行10年期间的性能指标，验证系统能够有效改善寒冷地区土壤温度低的问题，提高冬季供热性能。

需求解析

解析单位：“科创中国”高端装备制造业智能转型产业科技服务团（中国空间科学学会） 解析时间：2024-10-09

王诗文

桂林信息科技学院

服务团专家

综合评价

此需求描述较为清晰，便于专家进行需求跟进。该需求对产业发展具有重大意义，它结合了太阳能和地源热泵技术，为寒冷地区的供热问题提供了一种高效、环保的解决方案。由于涉及到多个领域的技术，如太阳能利用、地源热泵系统、建筑能源管理等，需要跨行业专家共同解决。技术对接方案框架框架可以包括：组织跨行业专家团队，共同分析需求和现有技术；进行联合研发，优化系统设计和控制策略；通过模拟和实验验证系统性能，确保系统的可靠性和稳定性。

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