基于巖土熱物性的土壤源熱泵適用性研究.pdf

1、隨著全球能源的日漸緊張、環(huán)境的日益惡化，加上暖通空調(diào)能源消耗長期居高不下，土壤源熱泵以其較高的能效比、綠色環(huán)保等優(yōu)點深受決策者青睞，國家層面也大力支持推廣該項技術(shù)的應(yīng)用。由于我國地域遼闊，各個地區(qū)的氣候條件、地質(zhì)條件、能源價格、電力資源等均有差異，加之土壤源熱泵初投資造價較高等諸多原因，導(dǎo)致該系統(tǒng)在不同地區(qū)的適用能力有很大不同。影響土壤源熱泵適用性的因素有多種，如何系統(tǒng)地、全面地、科學(xué)地對其進行評價一直是決策者所期望的。為解決這一問題，

2、本文通過綜合分析，擬采用“預(yù)評估”、“再評價”的分析策略研究土壤源熱泵適用性。
　　“預(yù)評估”是本文的重點，采用巖土熱物性這一基礎(chǔ)性指標(biāo)，就基于巖土熱物性對土壤源熱泵適用性進行了分析，其中主要包括兩方面，一是巖土熱物性的測試；二是巖土溫度場的分析，結(jié)合兩方面得出的結(jié)論對土壤源熱泵適用性進行預(yù)評估。“再評價”階段，結(jié)合系統(tǒng)運行效果、環(huán)境影響、節(jié)能經(jīng)濟性三方面來對以上進行補充，從多個角度給決策者提供參考。
　　首先，“預(yù)評估”階

3、段，本文以鄭州市某一土壤源熱泵工程實例進行測試分析，使用G-函數(shù)，結(jié)合單純形法最快下降算法，變換巖土導(dǎo)熱系數(shù)以及鉆孔內(nèi)熱阻參數(shù)，使理論計算出的平均流體溫度跟實驗測得的平均流體溫度的方差和達到最小，進而能快速得出巖土導(dǎo)熱系數(shù)。然后分析所在地巖性構(gòu)成，以及估算鉆探效率，求得每延米換熱孔的排熱量和換熱孔的熱影響區(qū)域。
　　其次，承接第一步，使用Matlab結(jié)合以上測試數(shù)據(jù)對地埋管換熱器地下巖土溫度場進行模擬分析，通過對比選擇了相對準(zhǔn)確的

4、鉆孔內(nèi)二維導(dǎo)熱模型和鉆孔外二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型，分別采用二維圖像仿真和三維圖像仿真直觀的模擬地下溫度場。并且通過程序求得單個排熱孔達到穩(wěn)定的時間、鉆孔附近溫度最大值位置以及熱影響范圍，為設(shè)計提供最佳鉆孔間距。模擬結(jié)果與實際測量結(jié)果基本符合，驗證了所編寫代碼的正確性，并且此代碼預(yù)留數(shù)據(jù)輸入接口，可為同類工程提供模擬接入。
　　最后，“再評價”階段，從運行效果、環(huán)境影響、經(jīng)濟效益三個方面進行分析。運行效果方面：建立全年動態(tài)負荷計算和土壤

5、源熱泵能耗計算，得出地埋管出口溫度，只要不超過32℃，機組的效率依然比使用冷水機組的高，使用更有優(yōu)勢；環(huán)境影響方面：橫向?qū)Ρ绕渌问嚼錈嵩聪到y(tǒng)，計算各自的溫室氣體、粉塵以及污染氣體減排量，減排越多越好；經(jīng)濟性方面：采用增量投資回收期進行橫向比較，投資回收期愈短，風(fēng)險愈小，盈利愈多，越適宜采用。
　　總之，“預(yù)評估”是進行土壤源熱泵項目實施的評價基礎(chǔ)條件，只有通過了“預(yù)評估”，才能有接下來的“再評價”，如果“預(yù)評估”內(nèi)的測試無法通過