重慶某工程土壤源熱泵地埋管換熱器夏季間歇運行模式研究.pdf

1、隨著土壤源熱泵的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,在土壤源熱泵系統(tǒng)多年運行過程中,其運行性能的變化情況成為人們關(guān)注的熱點。隨著系統(tǒng)連續(xù)運行,地埋管周圍土壤的物理性質(zhì)是固定的,熱量持續(xù)不斷的被土壤吸收或釋放,地埋管周圍土壤的溫度場隨時間持續(xù)變化,造成地埋管換熱器的換熱性能不斷下降,進(jìn)而導(dǎo)致熱泵系統(tǒng)性能的降低以及機組能耗的增加。土壤源熱泵系統(tǒng)間歇運行是通過合理地控制熱泵運行的時間,使土壤處于間歇蓄/放熱狀況,從而促使地埋管換熱器周圍土壤的溫度場得到周期恢

2、復(fù),改善土壤的傳熱,增強地埋管換熱器的換熱能力,以及改善土壤源熱泵系統(tǒng)的運行性能。但在實際工程中,熱泵機組的啟停比需要根據(jù)建筑實際負(fù)荷的特點來確定,具有一定的隨機性。本文針對建筑的非滿載負(fù)荷段,在滿足建筑負(fù)荷的前提下,對土壤源熱泵地埋管換熱器進(jìn)行夏季間歇運行模式的研究,該運行模式既滿足建筑的負(fù)荷需求,又可以使土壤得到間歇恢復(fù)。
　　本文以重慶某工程土壤源熱泵系統(tǒng)為研究對象,建立實測系統(tǒng),測試了實際運行下的地埋管換熱器周圍不同深度的

3、土壤溫度,分析了不同地埋管換熱器周圍土壤的恢復(fù)特性。利用fluent技術(shù)建立了地埋管換熱器三維傳熱模型,并通過實測數(shù)據(jù)驗證其合理性。根據(jù)實測數(shù)據(jù)分析總結(jié)出的地埋管換熱器周圍土壤的恢復(fù)規(guī)律,制定了土壤源熱泵系統(tǒng)在非滿載負(fù)荷段(0~25％,25~50,50~75％)下的不同地埋管管群運行模式。再模擬了原漿回填地埋管分別在不同負(fù)荷段、不同的間歇運行工況下的土壤溫度分布情況及出口溫度變化情況。通過對比不同運行模式對土壤溫度分布的影響以及機組的能

4、耗,得出不同非滿載負(fù)荷工況下,相應(yīng)的最佳運行模式。研究表明,各地埋管不同深度地溫恢復(fù)情況大致相同。在前2天的恢復(fù)過程中,各測點的下降幅度較大。第1天的下降幅度占整個過渡季的58.15％~92.52％,第2天的下降幅度占整個過渡季的3.82％~11.93％,剩余時間段逐日各測點溫度下降幅度隨時間逐漸減緩,占整個過渡季的0.14％~5.42％。結(jié)合實際工程,針對3個管群制定了3種運行模式:運行模式1,一個管群運行,單個地埋管換熱器以運行1天

5、恢復(fù)2天為周期的重復(fù)運行;運行模式2,兩個管群運行,單個地埋管換熱器以運行2天恢復(fù)1天為周期的重復(fù)運行;運行模式3,所有管群運行,單個地埋管換熱器均處于工作日。通過模擬分析,在同一建筑負(fù)荷段下,當(dāng)?shù)芈窆軗Q熱器全開連續(xù)運行時,單個地埋管管內(nèi)流量較小,土壤溫度及地埋管出口溫度的上升幅度也就較小。但恢復(fù)期較短,其逐日上升幅度較大,進(jìn)而機組的能耗會越來越大。當(dāng)?shù)芈窆軗Q熱器分群交替運行,單個地埋管換熱器所需要承擔(dān)的負(fù)荷不超過其滿載運行時,單個地埋

6、管管內(nèi)流量較大,土壤溫度及地埋管出口溫度的上升幅度也就較大。但管群交替運行,其逐日上升幅度較小,進(jìn)而機組的能耗上升幅度較小。當(dāng)?shù)芈窆軗Q熱器分群交替運行,單個地埋管換熱器所需要承擔(dān)的負(fù)荷超過其滿載運行時,需結(jié)合具體建筑負(fù)荷來確定地埋管換熱器間歇運行是否合理。超出比額越大,其地埋管換熱器間歇運行的意義越小。通過模擬分析,該工程在建筑負(fù)荷滿載段前期,建筑負(fù)荷率為25％時,地埋管換熱器間歇運行模式宜優(yōu)先選擇運行模式1;建筑負(fù)荷率為50％時,地埋