土壤源熱泵熱水系統(tǒng)運行模擬及優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、地源熱泵作為一種眾所周知的可再生能源技術(shù)，由于其較大的節(jié)能優(yōu)勢，在制熱供冷等領(lǐng)域已得到了廣泛的推廣應(yīng)用。土壤源熱泵熱水系統(tǒng)是地源熱泵制熱技術(shù)的一種，其通過消耗一部分壓縮機(jī)電能將土壤側(cè)低品位熱能轉(zhuǎn)移到用戶側(cè)所需的熱水中，從而實現(xiàn)制熱的目的。由于在惡劣的氣象條件下，地下土壤溫度具有比室外環(huán)境溫度高且相對恒定的特點，因此利用土壤源熱泵制取生活熱水具有高效且穩(wěn)定的優(yōu)勢。
　　 本文以某一學(xué)生公寓的土壤源熱泵熱水系統(tǒng)為研究對象，介紹了其設(shè)

2、計原理。為實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的模擬仿真，指導(dǎo)今后土壤源熱泵熱水系統(tǒng)在高校學(xué)生公寓的運用，本文對系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行了測試，基于TRNSYS軟件進(jìn)行了系統(tǒng)模擬。測試時間安排在三個典型日，分別代表冬、夏及過渡季系統(tǒng)運行。測試對象包括室外環(huán)境溫度，水箱熱水出口溫度，機(jī)組負(fù)荷側(cè)及源水側(cè)進(jìn)出口溫度，水箱熱水出口流量，機(jī)組逐時用電量。通過將測試的數(shù)據(jù)結(jié)果與TRNSYS軟件模擬程序得出的模擬運行數(shù)據(jù)對比，驗證系統(tǒng)模擬的準(zhǔn)確性。
　　 為了使土壤源熱

3、泵熱水系統(tǒng)具有更大的節(jié)能及經(jīng)濟(jì)效益，本文通過應(yīng)用TRNSYS軟件模擬系統(tǒng)的運行以進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化。根據(jù)土壤源熱泵熱水系統(tǒng)的運行特性，在熱水負(fù)荷選定的情況下，土壤源熱泵熱水系統(tǒng)的設(shè)計主要為機(jī)組、水泵及水箱的選擇。水泵及水箱的選擇以最大用熱量為依據(jù)來計算，而熱泵機(jī)組的選型大小以根據(jù)機(jī)組的設(shè)計工作時間確定，一般取12～20小時。但不同負(fù)荷大小的機(jī)組，與其匹配的系統(tǒng)的能效及投資必然不同，學(xué)生公寓作為一個特殊的群體，其用水規(guī)律也必然有其特殊性，因此

4、需要確定最優(yōu)的機(jī)組設(shè)計工作時間。本文以費效比作為優(yōu)化設(shè)計的參考指標(biāo)，經(jīng)計算，確定作為本次研究的學(xué)生公寓土壤源熱泵熱水項目的最優(yōu)設(shè)計工作時間為17小時，通過分析，得出高校土壤源熱泵熱水系統(tǒng)的熱泵機(jī)組設(shè)計工作時間的最佳取值范圍為16～18小時。在最優(yōu)化設(shè)計下采用動態(tài)經(jīng)濟(jì)性分析方法，從費用現(xiàn)值、費用年值以及動態(tài)投資回收期三個方面分析了土壤源熱泵熱水系統(tǒng)與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。結(jié)果表明，土壤源熱泵熱水系統(tǒng)在整個壽命期內(nèi)相較于空氣源熱泵