夏熱冬冷地區(qū)土壤源熱泵系統(tǒng)的蓄能失調(diào)限值分析.pdf

1、土壤源熱泵在我國(guó)的發(fā)展快、規(guī)模大，目前對(duì)土壤源熱泵系統(tǒng)大地蓄能失調(diào)的判定僅停留在冬、夏季負(fù)荷比例上進(jìn)行估算，還沒(méi)有在負(fù)荷特征和傳熱機(jī)理等多參數(shù)耦合的基礎(chǔ)上進(jìn)行全壽命周期的動(dòng)態(tài)能效分析。
　　本文在土壤源熱泵發(fā)展較有前景的夏熱冬冷地區(qū)，從建筑末端負(fù)荷的分析轉(zhuǎn)化入手，引入了機(jī)組動(dòng)態(tài)能效比。結(jié)合對(duì)大地釋冷（熱）不穩(wěn)定傳熱過(guò)程的分析，經(jīng)過(guò)合理的簡(jiǎn)化，建立地下巖土換熱器的三維傳熱管群模型，進(jìn)而計(jì)算得到巖土動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)和熱泵機(jī)組進(jìn)、出口的水溫變

2、化。再分別完善了土壤源熱泵系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的全年能耗模型，得到在整個(gè)全壽命周期運(yùn)行過(guò)程中，使得土壤源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用現(xiàn)值不高于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用現(xiàn)值的巖土溫度限值，提出了一種判斷土壤源熱泵系統(tǒng)蓄能失調(diào)溫度限值的方法，并運(yùn)用該方法進(jìn)行了實(shí)際工程計(jì)算分析。
　　首先從建筑末端冷熱負(fù)荷向大地傳遞轉(zhuǎn)化的3個(gè)循環(huán)入手，通過(guò)實(shí)際測(cè)試以及與熱泵機(jī)組生產(chǎn)和運(yùn)行管理人員進(jìn)行了深入的技術(shù)探討后，得到了熱泵機(jī)組啟停以及級(jí)數(shù)調(diào)節(jié)的策略，運(yùn)用Matla

3、b將建筑末端負(fù)荷轉(zhuǎn)化成為機(jī)組出力負(fù)荷。對(duì)機(jī)組動(dòng)態(tài)能效比進(jìn)行了理論分析，通過(guò)UDF程序?qū)岜脵C(jī)組動(dòng)態(tài)能效比引入地下?lián)Q熱器流動(dòng)換熱的數(shù)值計(jì)算中，使得地下?lián)Q熱器埋管進(jìn)、出口水溫能夠與機(jī)組能效比相互耦合。
　　建立了適合于研究土壤源熱泵地下?lián)Q熱器長(zhǎng)期流動(dòng)換熱問(wèn)題的三維管群模型，考慮了動(dòng)態(tài)負(fù)荷對(duì)地下?lián)Q熱器的影響以及地下?lián)Q熱器由于豎向溫度的變化對(duì)周?chē)鷰r土溫度的影響。通過(guò)實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)與 Fluent數(shù)值計(jì)算結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證，證明數(shù)值計(jì)算的模型以及

4、方法可以運(yùn)用于實(shí)際工程。
　　完善了土壤源熱泵系統(tǒng)及常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的全年能耗模型，為定量分析這兩個(gè)系統(tǒng)的全壽命周期運(yùn)行費(fèi)用現(xiàn)值提供了理論及實(shí)際操作上的依據(jù)。
　　提出了以埋管回填孔壁及其以?xún)?nèi)回填體的巖土溫度作為土壤源熱泵系統(tǒng)巖土溫度的研究對(duì)象，分別用“系統(tǒng)節(jié)能率”、“系統(tǒng)總運(yùn)行費(fèi)用現(xiàn)值”這兩個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)對(duì)“巖土能效溫度限值”和“運(yùn)行費(fèi)用溫度限值”進(jìn)行了定義，提出了土壤源熱泵系統(tǒng)溫度限值確定的一般方法以及影響這一溫度限值的主要因素

5、（機(jī)組不同的運(yùn)行機(jī)制、不同能源之間的換算方法等）。
　　采用巖土溫度限值確定的方法，對(duì)存在及不存在蓄能失調(diào)限值的實(shí)際工程進(jìn)行了計(jì)算分析，得到了以下分析結(jié)果：
　　1）該項(xiàng)目全部建筑全年冷熱累積負(fù)荷比為1.55:1，土壤源熱泵系統(tǒng)不存在巖土蓄能失調(diào)的情況，全壽命周期運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)濟(jì)性良好；
　　2）當(dāng)不考慮該項(xiàng)目建筑部分冬季負(fù)荷時(shí)，全年冷熱累積負(fù)荷比為4.82:1，土壤源熱泵系統(tǒng)存在巖土蓄能失調(diào)的情況，巖土溫度限值范圍為3