地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究及應(yīng)用軟件研發(fā).pdf

1、地源熱泵作為一種節(jié)能、高效和環(huán)保的空調(diào)系統(tǒng)，在公共、民用建筑中的應(yīng)用越來越廣泛。對于冬夏季建筑冷熱負(fù)荷不等的地區(qū)，地源熱泵地埋管換熱器在全年中排入地下土壤的熱量和從地下土壤中提取的熱量差異很大。如重慶等夏熱冬冷地區(qū)，由于建筑物夏季的冷負(fù)荷大于冬季的熱負(fù)荷，容易出現(xiàn)地下熱量累積從而使得地埋管周圍土壤溫度隨運行時間的增加緩慢升高，引起熱泵系統(tǒng)性能下降的情況。本文主要針對夏熱冬冷地區(qū)垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng)在全年動態(tài)負(fù)荷作用下地下溫度場取熱、放

2、熱不均衡的問題進行相關(guān)的分析和研究，確定垂直埋管換熱器準(zhǔn)確的傳熱模型，并在此基礎(chǔ)上建立地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計和模擬計算方法，提出地埋管換熱器分區(qū)調(diào)控策略，尋求系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方案。
　　為了較好進行分析和模擬，本文借助VisualStudio開發(fā)平臺，采用VisualC＃語言編制了涵蓋地埋管換熱器設(shè)計計算、地源熱泵系統(tǒng)動態(tài)模擬、巖土熱響應(yīng)測試計算和地埋管換熱器分區(qū)調(diào)控模擬功能的可視化應(yīng)用軟件。
　　首先分析現(xiàn)有的地埋管換熱器傳熱模型

3、，編制地埋管換熱器設(shè)計計算模塊，結(jié)合實際工程進行設(shè)計計算，以垂直雙U型地埋管換熱器為分析對象，對目前幾種有典型代表性的鉆孔熱阻計算方法進行比較分析，提出最優(yōu)的地埋管換熱器設(shè)計模型。
　　接著以鉆孔外有限長線熱源模型、鉆孔內(nèi)準(zhǔn)三維模型為基礎(chǔ)，建立建筑動態(tài)負(fù)荷與地埋管換熱器動態(tài)性能的耦合關(guān)系，編制地源熱泵系統(tǒng)動態(tài)模擬模塊，比較傳統(tǒng)式與復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)在動態(tài)負(fù)荷作用下1年以及10年地下溫度場的變化情況，進行系統(tǒng)性能評價，分析地源熱泵系

4、統(tǒng)冷熱不平衡率對系統(tǒng)生命周期的影響。
　　按照《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》提出的線熱源理論，基于參數(shù)估計法編制巖土熱響應(yīng)測試計算模塊，結(jié)合實際工程地源熱泵系統(tǒng)熱響應(yīng)測試實驗，分析地埋管回路中循環(huán)水溫度隨時間的變化規(guī)律。并以理論計算得到的流體平均溫度和現(xiàn)場實測的流體平均溫度的方差為目標(biāo)函數(shù)，對巖土熱物性進行計算分析。
　　最后提出了地埋管換熱器三種分區(qū)控制策略：負(fù)荷控制法、時間控制法和水溫控制法，編制地埋管換熱器分區(qū)調(diào)控模塊，