輔助冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)問題研究.pdf

1、地源熱泵是利用可再生能源的一種技術(shù)，充分利用大地作為低位冷熱源，為室內(nèi)提供冷熱量，應(yīng)用的速度在逐步提高。但在夏熱冬冷地區(qū)，建筑冷熱負(fù)荷不平衡導(dǎo)致土壤吸熱和釋熱不平衡，阻礙了地源熱泵系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。而輔助冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)結(jié)合了地源熱泵技術(shù)和冷卻塔技術(shù)，既能解決土壤熱不平衡問題，又能充分發(fā)揮各自的節(jié)能優(yōu)勢，在合理的設(shè)計(jì)和控制下，能夠最大限度的降低系統(tǒng)能耗，成為地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用研究的一個(gè)重點(diǎn)。為此，本文以夏熱冬冷地區(qū)24h需要連續(xù)供冷

2、（熱）的建筑為研究對象，對輔助冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)研究，主要分析了系統(tǒng)冷卻塔容量選擇和優(yōu)化控制兩個(gè)關(guān)鍵問題，同時(shí)討論了系統(tǒng)與大地耦合調(diào)節(jié)對熱平衡的意義。
　　首先，根據(jù)輔助冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)的組成，建立了系統(tǒng)主要組成部分的數(shù)學(xué)模型。對地埋管換熱器，為了得到與實(shí)際情況較為符合的模型，本文利用CFD軟件建立了三維管群模型，并進(jìn)行了驗(yàn)證。對冷卻塔，根據(jù)Merkel焓差法建立冷卻塔換熱數(shù)學(xué)模型，預(yù)測冷卻塔出水溫度。對機(jī)組

3、，根據(jù)機(jī)組生產(chǎn)廠家提供數(shù)據(jù)，擬合得到機(jī)組能效比與機(jī)組進(jìn)水溫度的修正關(guān)系式，并考慮了部分負(fù)荷率對機(jī)組能效比的影響。利用UDF自定義編程將地埋管系統(tǒng)、冷卻塔系統(tǒng)和冷熱源系統(tǒng)的模型關(guān)聯(lián)起來。
　　其次，本文討論了不同系統(tǒng)形式的特點(diǎn)及其選擇，重點(diǎn)研究了輔助冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：一是冷卻塔容量的選擇；二是系統(tǒng)的優(yōu)化控制，并提出了季節(jié)控制和日控制的概念。
　　對于冷卻塔容量的選擇，本文以某實(shí)際工程為例，對建筑的負(fù)荷特征

4、進(jìn)行了分析，選擇出合適的系統(tǒng)形式，討論了三種不同的冷卻塔容量選擇方案。利用數(shù)值計(jì)算，分析了冷卻塔容量的大小對熱平衡、土壤溫度以及系統(tǒng)能耗的影響，以及結(jié)合建筑的負(fù)荷特征和系統(tǒng)的運(yùn)行情況選擇冷卻塔容量的重要性。
　　對于系統(tǒng)的優(yōu)化控制，本文研究了季節(jié)控制對系統(tǒng)的影響，將一個(gè)制冷季劃分為過渡期、穩(wěn)定期和衰減期，計(jì)算分析了過渡期和衰減期采用冷卻塔獨(dú)立運(yùn)行方式的優(yōu)勢。同時(shí)，比較了出水溫度比較控制和濕球溫度控制兩種日控制方式對土壤熱平衡以及系

5、統(tǒng)能耗的影響。結(jié)合季節(jié)控制和日控制，根據(jù)土壤溫度、系統(tǒng)能耗和土壤熱平衡三個(gè)方面，得到了最優(yōu)的控制策略。
　　然后，要正確理解土壤熱平衡問題，大地的自調(diào)節(jié)能力是不能忽略的。因此，本文對大地自調(diào)節(jié)能力進(jìn)行了定義，結(jié)合某實(shí)際工程冬季地埋管地源熱泵系統(tǒng)多年運(yùn)行數(shù)據(jù)和測試結(jié)果，通過數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了分析，并討論了系統(tǒng)和大地耦合調(diào)節(jié)對熱平衡的重要意義。
　　最后，對某實(shí)際工程夏季冷卻塔系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行了測試，分析了一天內(nèi)有利于冷卻塔系