我国严寒地区供暖空调能耗是建筑节能减排的重中之重，热泵技术实现了能量的按质利用，充分利用了自然环境中普遍存在且可再生的低品位能源，体现了科学的用能理念，构建高效的热泵供暖空调系统对严寒地区节能减排有重要意义。在严寒地区受热源自身属性的限制，单一热源的热泵供暖空调系统难以持续高效满足供暖空调需求，为提高热泵系统的适用性，须结合各种自然能源的特点进行有机耦合，使得热源的能量输出特性和建筑负荷特性在时间上实现协同，本项目针对常见可再生能源的特点，提出了“能量即时高效利用原则”、“能量转移利用原则”、“热源互补利用原则”的热泵系统构建基本思想，并据此创新性地提出了基于自然能源互补利用的多源互补耦合热泵空调系统，构建了该系统核心设备--分离式热管和蒸气压缩式热泵耦合而成的多热源复合制热机组，既实现了环境空气热能和太阳能的全年高效利用，同时还解决了单一地源热泵系统的热平衡问题。针对上述提出的新系统、新设备，本项目通过理论分析、实验研究及模拟仿真相结合的方式对涉及的基础理论问题进行了深入研究，主要成果如下： 1）建立了多热源复合制热机组数学模型，在此基础上开发了机组性能数值仿真平台，搭建了机组性能测试实验台，通过实验和仿真的方式，明确了多热源复合制热机组内部制冷剂流动换热机理，分析了环境参数、结构参数及运行参数对机组性能的影响规律。研究结果表明，太阳能与空气能耦合大大提升了机组热泵工况和热管工况的制热性能，对上述规律进行总结得到了多热源复合制热机组优化设计与运行控制方法。 2）建立了多源互补耦合热泵系统动态性能仿真平台，确定了在不同负荷特性和气候条件下，系统优化设计方法和运行控制方法。模拟分析了多源互补耦合热泵系统在典型地区应用的可行性，结果表明，该系统在不同的气候条件下均可持续高效运行。 本项目研究成果为严寒地区热泵供暖空调应用提供新思路，有助于推进我国清洁能源利用在严寒地区应用进程。 2100433B

将热泵技术与自然能源结合进行供暖空调是建筑节能的主要方向，高效热泵系统应能保证其性能与建筑负荷特性在时间上协同，受热源自身属性限制，单一热源热泵系统在严寒地区应用均存在某些问题，限制了其应用。本课题在研究分析严寒地区建筑负荷特性及自然能源能量输出特性基础上，提出了该地区热泵系统构建基本思想，并据此构建了能实现多种自然能源可持续高效利用的多源互补耦合热泵系统。本课题拟采用理论分析、数值仿真与系统实验相结合的方式，研究多热源作用下蒸气压缩与分离式热管复合制热系统中制冷剂流动换热机理，分析系统内、外部参数对系统性能的影响，探求系统启动和失稳的边界条件；确定多源耦合热泵系统的优化设计准则，研究一定的建筑负荷特性和气候条件下，多热源间最优匹配关系和系统调控机制，进而得到面向对象的系统优化设计与控制方法。预期成果可为严寒地区热泵供暖空调系统应用提供一定参考，推动该地区节能减排工作的进行。

本项目以并联柔索悬吊/导向提升系统为研究对象，综合运用理论分析、数值计算、联合仿真与科学实验的研究方法，深入开展超深立井施工提升系统耦合振动与协调控制研究。主要包括：建立柔索缠绕卷放过程的运动耦合模型，探求提升系统的扰动特性；综合考虑平台偏心、惯性力，柔索质量、弹性、扭转属性，及其张紧、松弛特征等多因素，构建欠约束长距离并联柔索悬吊平台动力学模型，建立基于多传感器技术的悬吊平台协调控制方法；构建气流扰动、柔索导向、平台耦合、绳索扭转等多元联合作用下大尺度强时变提升系统耦合振动模型，建立导向柔索中部约束与悬吊平台柔性支撑等交叉边界约束下的协调控制方法；通过超深立井施工提升系统的协调控制与稳定性监测技术研究、综合实验与性能分析评估，为其综合动态性能预测、提升和有效控制奠定基础，对于千米以上超深立井施工过程的安全升降具有重要的理论意义和实际工程应用价值。

推导层状无限域流体介质和流-固耦合饱和多孔介质中能量辐射的人工边界条件，研究考虑多场耦合的成层半空间自由波场的一维时域化算法，求解考虑流-固多场耦合的大型海洋地质场的自由波场分析模型。研究流-固耦合的有限差分/有限元混合积分方法，根据研究的时域人工边界及相应的应力等效条件，基于多尺度方法提出考虑地震动空间非一致性的地震输入方法，建立考虑地震波、波浪和海流的海水－海洋工程地质体－海底隧道结构的非线性动力相互作用的整体时域模型。基于地震模拟振动台三台阵系统，设计流动水槽模拟近似稳流海洋水流效应，开展海水－海洋工程地质体－海底隧道系统地震动非一致性的模拟试验，对数值模型进行验证。结合并行算法进行饱水介质中海底隧道失效破坏过程及其模拟研究，研究海沟地形、地质、埋深及海水等场地局部场地效应对地震波传播规律的影响；分析海底隧道衬砌构件和连接件的动力变形特性及失效破坏特征，提出有效的抗震措施。

此项目针对高原寒冷地区的建筑能源系统展开研究。首先对高海拔寒冷地区的气候及建筑热工性能特性进行了调研和分析。进而针对此地区独特的气候及建筑特点，进行了针对该地区的建筑室内热环境研究。再而，根据前述研究结合现有建筑能源系统形式，提出了针对此地区的建筑能源应用系统形式的方案，并开展了对太阳能水源热泵复合系统和太阳能空气源热泵复合系统在此地区的适用性研究。最后，对高海拔地区室内热环境调控策略进行了研究，并进行了仿真模拟和优化研究。此项目按照既定计划执行，实现了预期目标并获取了相关成果。 2100433B