地下耦合地源熱泵系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著能源供應(yīng)的日趨緊張，建筑能耗持續(xù)增長(zhǎng)，空調(diào)能耗作為建筑能耗的主要來源，為了使空調(diào)行業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展，可再生能源應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)是大勢(shì)所趨。近幾年國(guó)內(nèi)積極推廣可再生能源的研究與利用，地下耦合地源熱泵技術(shù)作為一種高效環(huán)保節(jié)能的空調(diào)新技術(shù)，有關(guān)理論研究和示范工程的應(yīng)用實(shí)例不斷增多。但是由于此技術(shù)在國(guó)內(nèi)研究及應(yīng)用起步較晚，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范還不夠完善，以及技術(shù)本身設(shè)計(jì)難點(diǎn)，因此地下耦合地源熱泵系統(tǒng)在設(shè)計(jì)及實(shí)際運(yùn)行之中顯露出一些問題，為了提高地

2、下耦合熱泵系統(tǒng)的性能，本文研究地埋管換熱器換熱特性及地下耦合熱泵系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)優(yōu)化。
　　首先，進(jìn)行了地埋管換熱器換熱分析，地下埋管換熱器是地下耦合地源熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，合理確定地下埋管換熱器的傳熱模型并進(jìn)行可靠的計(jì)算是非常重要的。本文基于地源熱泵地埋管換熱器鉆孔外有限長(zhǎng)線熱源模型和鉆孔內(nèi)準(zhǔn)三維傳熱模型，采用溫度疊加原理，編寫地埋管換熱程序，進(jìn)行地埋管換熱器換熱分析。模擬計(jì)算在交變脈沖熱流作用下，地下巖土熱響應(yīng)半徑，通過引入管群橫

3、截面水力半徑的概念，研究管群不同布置形式對(duì)地埋管換熱器換熱效果的影響。
　　其次，由于空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行工況是實(shí)時(shí)變化的，為了實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)全壽命周期的最優(yōu)運(yùn)行，需采用系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真進(jìn)行變工況運(yùn)行優(yōu)化。本文采用能耗分析軟件計(jì)算建筑動(dòng)態(tài)冷熱負(fù)荷，然后在Trnsys瞬態(tài)模擬軟件平臺(tái)上，建立地下耦合地源熱泵系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型，實(shí)現(xiàn)地下耦合地源熱泵系統(tǒng)的變工況運(yùn)行優(yōu)化。在此模型基礎(chǔ)上，探索地埋管換熱器單位井深最佳設(shè)計(jì)熱流強(qiáng)度，及地源熱泵系統(tǒng)承擔(dān)冷熱負(fù)

4、荷最優(yōu)比例，使地源熱泵系統(tǒng)在全壽命周期內(nèi)最優(yōu)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)機(jī)組及系統(tǒng)最高運(yùn)行能效比。
　　最后，結(jié)合具體工程實(shí)例，設(shè)計(jì)三種常用空調(diào)系統(tǒng)方案，case1：地源熱泵+冷卻塔空調(diào)系統(tǒng)；case2：風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)；case3：冷水機(jī)組+燃?xì)忮仩t空調(diào)系統(tǒng)。在瞬態(tài)模擬軟件平臺(tái)上，構(gòu)建各方案空調(diào)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算模型，計(jì)算不同方案全年變工況運(yùn)行系統(tǒng)能耗，得出不同系統(tǒng)一次能源利用率；然后采用動(dòng)態(tài)費(fèi)用年值和靜態(tài)投資回收期方法對(duì)不同方案空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性