太阳能空气源热泵耦合供暖系统评价体系探究

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随着世界能源消耗水平的不断提升,发展可再生能源利用已成为能源转型的大势所趋。当前已在我国北方地区开展清洁能源供暖改造工程,并在太阳能资源丰富的地区实现了太阳能热利用与空气源热泵结合的耦合供暖形式应用。但由于太阳能与空气源热泵的耦合供暖系统尚处于起步阶段,故确立能对耦合系统综合效果进行评价的科学综合评价体系有重要意义。本文对太阳能空气源热泵耦合供暖系统的综合评价体系进行初步确立,并在此基础上结合层次分析法和德尔菲法,通过问卷调研的方式确立了各层级指标的权重。分析多种综合评价方法并结合实际情况,选取基于灰色关联分析的TOPSIS法作为综合评价方法,并对单一指标等级分值进行了初步划分。最后利用确立的综合评价方法对案例进行分析评价,将评价结果与调研情况对比,验证了综合评价体系的科学性。通过综合评价与单一指标分值大小提出耦合系统优化建议。评价体系的研究可为太阳能空气源热泵耦合供暖系统的推广和发展提供理论依据。主要结论如下:(1)确立太阳能空气源热泵耦合供暖系统的综合评价指标体系由节能性、经济性、环保性、室内环境四个准则层及其与之对应的评价指标构成。其中节能性指标包括:可再生能源利用率、太阳能保证率、综合热性能系数;经济性指标包括:初投资、回收期、费效比;环保性指标主要选择二氧化碳减排量进行代表;室内环境指标包括:室内平均温度与室内温度保证率。(2)结合层次分析法与德尔菲法,以问卷调研的形式进行指标权重的获取。考虑普通用户与专家存在差异性,问卷调查分为两组进行,得到专家组与普通用户组各自权重。采用博弈论的方法计算权重组合比例,最终权重按专家与普通用户比例为0.376:0.624的比例进行结合。得到指标包括可再生能源利用率、太阳能保证率、综合热性能系数、初投资、回收期、费效比、环保性指标、室内平均温度、室内保证率的权重大小分别为7.794%、7.836%、8.995%、8.000%、8.110%、8.731%、24.647%、12.326%、13.561%。(3)选取基于灰色关联分析法的TOPSIS法作为太阳能空气源热泵耦合供暖系统的综合评价方法,并对各单一指标分值等级进行了价值性排序评价。评价等级分为优秀、良好、一般、较差四个等级,给出各评价等级的区间值范围。选取各评价指标的最优值作为综合评价的基准值,通过关联系数与理想解贴进度作为综合评价结果。(4)以北京市延庆区某农村建筑采用的太阳能空气源热泵耦合供暖系统作为案例对前文确定的综合评价体系进行验证。分析计算得出室内温度保证率指标、二氧化碳减排量指标、室内平均温度指标的理想序列关联系数最低,分别为0.476、0.491、0.571。案例综合评价的正负理想解距离分别为0.980和0.702,最终理想解贴进度为0.582,综合评价为良好等级。符合调研的实际情况。(5)研究成果可为太阳能空气源热泵耦合供暖系统提供基础的评价指标体系与评价方法,并可根据综合评价指标分值情况分析系统的不足之处,以便改进优化。从而可为太阳能空气源热泵耦合供暖系统的综合评价以及发展提供理论依据。
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