舒适家居网讯：高温热泵（HTHP）广泛应用于空间供暖和工业流程加热。目前使用天然制冷剂（如氨/R717）开发HTHP的研究仍处于早期阶段。本研究通过MATLAB建模，将HTHP集成于包含光伏光热（PVT）系统、电池、储热装置及区域供热系统的能源系统中。模拟结果显示，热泵可实现72°C的温升（冷凝温度96°C），性能系数（COP）达3.55。在上海、兰州和北京三地的一年期模拟中，夏季热需求较低且系统表现相似，而冬季兰州和北京的热需求显著高于上海。研究指出需进一步优化光伏板面积、电池容量及储热系统，以提高供热的稳定性。

1. 引言

自19世纪末以来，全球平均地表温度上升约0.9°C（NASA, 2020）。建筑能耗占全球能源使用的36%和碳排放的39%（World Green Building Council, 2017）。国际能源署（IEA）数据显示，2018年全球50%的终端能源消耗用于供热，其中仅10%来自可再生能源。HTHP作为低碳技术，可提供80°C以上的冷凝温度（Di Wu等, 2020），在集成能源系统中具有潜力。本研究聚焦于中国-挪威合作项目“ChiNoZEN”，旨在通过模拟分析HTHP在集成系统中的运行特性。

2. 方法论

2.1 模型构建

系统模型基于MATLAB开发，使用REFPROP获取制冷剂物性数据，并集成天气数据（上海、兰州、北京）。系统核心组件包括：

PVT系统：面积4000 m²，性能比75%。

电池：容量500 kWh，充放电效率80%。

储热装置：容量1000 kWh，效率90%。

双压缩机并联的HTHP：最大制热能力255.7 kW。

2.2 假设与算法

忽略压缩机外的其他功耗。

蒸发器出口为干饱和蒸汽，冷凝器出口为湿饱和液体。

通过迭代计算冷凝/蒸发温度直至收敛（误差<0.1°C）。

3. 结果与讨论

3.1 热泵性能与电力供应

冬季缺口：兰州1月热需求未满足率高达47.26%，北京为39.49%，上海为13.79%。

夏季表现：三地热需求均能被完全覆盖（图10）。

改进建议：需增加光伏面积、电池容量或引入辅助电源（如风电、电网）。

3.2 温度与效率

冷凝温度：高/低温冷凝器稳定于96.02°C和80.20°C（满负荷时）。

COP变化：部分负荷时冷凝温度降低，COP升高，但可能导致出水温度低于80°C（需改进控制策略）。

4. 结论

HTHP在集成系统中表现出潜力，但需优化储能与电源配置以应对冬季高需求。使用氨作为制冷剂需注意安全设计（如泄漏检测）。未来研究需细化模型以提升准确性，并探索多能互补方案。本工作为绿色HTHP的发展提供了关键见解。