典型氣候區(qū)典型建筑土壤源熱泵系統(tǒng)蓄能不平衡率分析.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國能源短缺問題越來越明顯，而且我國地域遼闊，北方寒冷，南方炎熱，中部過渡地區(qū)夏熱冬冷，隨著現(xiàn)代化建筑的發(fā)展和向小康生活水平的邁進(jìn)，人們對建筑環(huán)境的要求越來越高，采暖建筑不斷向南推移，而空調(diào)建筑不斷向北推移，可以預(yù)計(jì)建筑能耗將會有較大幅度的增加，在總能耗中的比例也將增加，建筑能耗的增長不可能完全依賴于能源生產(chǎn)的增加，還必須靠節(jié)能來解決。目前，利用可再生能源來改善建筑熱環(huán)境逐漸成為一大趨勢，如太陽能，風(fēng)能、地?zé)崮艿?。?/p>

2、中，地?zé)崮茏鳛橐环N清潔的可再生能源越來越受到大家的青睞，土壤源熱泵系統(tǒng)在各國得到了廣泛的應(yīng)用。
　　歐美國家對土壤源熱泵系統(tǒng)的研究和應(yīng)用起步較早，但是其利用土壤源熱泵系統(tǒng)的建筑體量較小，很少用在大型公共建筑上；我國對土壤源熱泵系統(tǒng)的研究和應(yīng)用起步較晚，使用熱泵系統(tǒng)的建筑體量也較大，并且我國氣候復(fù)雜，所以不能盲目的借鑒國外已有的建筑。目前，土壤源熱泵系統(tǒng)因其高效、節(jié)能的特點(diǎn)在國內(nèi)得到了迅速發(fā)展，由于理論研究滯后于發(fā)展速度，大規(guī)模的應(yīng)

3、用出現(xiàn)較多的問題。其中，土壤蓄熱失調(diào)是行業(yè)應(yīng)該重視的問題而目前對土壤蓄能失調(diào)的判定僅僅停留在冬、夏季累計(jì)負(fù)荷比上進(jìn)行估算，還沒有從建筑負(fù)荷特征和傳熱機(jī)理等多參數(shù)耦合的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，所以，建立一套合理的針對氣候特征、地質(zhì)特征、負(fù)荷特征等的土壤源熱泵系統(tǒng)土壤蓄熱不平衡率的計(jì)算方法迫在眉睫。
　　本文首先給出了土壤源熱泵系統(tǒng)蓄熱不平衡的兩個(gè)評價(jià)指標(biāo)“失效指標(biāo)”和“系統(tǒng)能效指標(biāo)”，在兩個(gè)評價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出了土壤源熱泵系統(tǒng)蓄熱不平衡率

4、的定義。其次，本文在空調(diào)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行控制策略和動態(tài)系統(tǒng)能效比的基礎(chǔ)上，建立了更加完善的土壤源熱泵系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的系統(tǒng)能效數(shù)學(xué)模型。另外，本文建立了與地埋管換熱系統(tǒng)實(shí)際情況較為接近的非穩(wěn)態(tài)三維管群模型，為準(zhǔn)確模擬長期運(yùn)行的土壤源熱泵系統(tǒng)地埋管換熱情況奠定了基礎(chǔ)。
　　我國土壤源熱泵技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：單體建筑應(yīng)用規(guī)模大、應(yīng)用地域越來越廣和應(yīng)用建筑類型越來越多。所以，本文選區(qū)了典型氣候區(qū)典型建筑作為研究對象，分析討論了建筑功

5、能和氣候區(qū)對土壤源熱泵適宜性的影響，得到了不同建筑類型的土壤源熱泵系統(tǒng)適宜性排序?yàn)椋鹤≌ㄖ旧虉鼋ㄖ巨k公建筑＞賓館建筑；不同氣候區(qū)的土壤源熱泵系統(tǒng)適宜性排序?yàn)椋汉涞貐^(qū)（北京）＞夏熱冬冷地區(qū)（重慶）＞嚴(yán)寒地區(qū)（哈爾濱）＞夏熱冬暖地區(qū)（廣州）。另外，結(jié)合本文計(jì)算的典型地區(qū)典型建筑的冷熱累計(jì)負(fù)荷不平衡率和常規(guī)空調(diào)使用較多的15年作為全壽命周期的系統(tǒng)蓄熱平衡性評價(jià)指標(biāo)，可以看出，不能簡單的從建筑冷熱累計(jì)負(fù)荷不平衡率來判斷系統(tǒng)蓄熱的平衡性。

6、地埋管換熱系統(tǒng)的換熱效果與土壤的物性參數(shù)、土壤溫度以及建筑負(fù)荷特征密切相關(guān)，適合采用地埋管土壤源熱泵系統(tǒng)的建筑在長期上要避免對土壤取放熱的不平衡，在短期上也要考慮間歇運(yùn)行在一個(gè)運(yùn)行季內(nèi)對土壤溫度的恢復(fù)作用，因此，在工程付諸實(shí)踐之前，通過數(shù)值模擬來預(yù)測土壤源熱泵系統(tǒng)的適宜性是十分必要的。
　　本論文主要是選取的典型氣候區(qū)中的代表城市和幾個(gè)具有代表性的實(shí)際建筑進(jìn)行分析的土壤源熱泵系統(tǒng)的蓄能不平衡性，本論文的研究成果不代表某一項(xiàng)目使用土