典型气象年下不同气候区双用途热泵-热能储能（HP-TES）系统的性能评估|供暖|水循环|热泵|热能储能|能耗

如果美国全面实现供暖和制冷系统的电气化，现有的电网将面临过载风险。为此，近期的研究致力于将储能作为缓解不断攀升的电力峰值需求的方法之一。热泵集成热能储能（HP-TES）系统便是其中一项技术，它能够实现负荷转移并降低高峰时段的用电需求。

在本研究中，我们开发了一个4吨级双模式（供暖和制冷）HP-TES系统的Modelica模型。该系统采用室温相变材料（PCM），并通过二次水循环回路进行集成。我们针对美国能源部（DOE）小型办公楼原型建筑，模拟了该典型气象年（TMY）下两个不同气候区的运行情况：加州里弗赛德（ASHRAE气候区2B）和伊利诺伊州芝加哥（ASHRAE气候区5A）。研究分析了分时电价高峰时段的系统能效比（COP）提升情况、需求削减效果以及所需的充能循环能耗。

在加州里弗赛德的典型夏季，模型预测峰值COP较基准热泵提升了50%至100%（在较高室外温度下尤为显著），同时最高峰值能耗削减达22%。在过渡季和冬季的模拟中，当室外温度降至PCM相变温度以下时，供暖节能效果更为显著。而在伊利诺伊州芝加哥，为满足极寒环境下的系统容量需求，必须引入辅助加热设备；在计入辅助加热能耗的情况下，冬季的峰值能耗削减幅度在16%至60%之间。

研究发现，高峰时段的充能耗能大多低于基准热泵的能耗。通过优化部件选择和控制系统，充能耗能有望进一步降低。这些模拟结果在进行任何现场测试之前，可为评估各地潜在的峰值节能效果、面临的挑战以及所需的控制策略提供初步的估算参考。