減緩地下冷-熱量累積效應(yīng)的集群地埋管分區(qū)運(yùn)行方法研究.pdf

1、地源熱泵（GSHP）是以大地為熱源的一種典型的可再生能源技術(shù)，將地下蘊(yùn)藏的大量低品位熱能提升為高品位熱能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對建筑的空調(diào)目的，在節(jié)能領(lǐng)域發(fā)揮重大作用。地埋管換熱器(BHE)是GSHP系統(tǒng)的重要組成部分，其效能是推廣地源熱泵技術(shù)的關(guān)鍵，且大型豎埋管地源熱泵系統(tǒng)其地埋管換熱器需要的地埋管數(shù)量較多，在土地條件允許的情況下通常呈矩陣型布置。目前運(yùn)行的地埋管換熱器大都采用全開全停方式，即所有地埋管在冬夏季均投入使用，要么全開，要么全停。有的

2、地源熱泵系統(tǒng)冷熱負(fù)荷不平衡，多年長期運(yùn)行的結(jié)果是整個(gè)埋管區(qū)域，特別是中心區(qū)域冷量或熱量累積效應(yīng)顯著，地下溫度持續(xù)降低或增高，導(dǎo)致在較大負(fù)荷季節(jié)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)整體的換熱效率下降顯著。甚至運(yùn)行多年后，冷/熱負(fù)荷累積效應(yīng)大的區(qū)域埋管由于地下溫度過低或過高而導(dǎo)致在大負(fù)荷季節(jié)運(yùn)行失效。因此研究冷熱負(fù)荷不平衡時(shí)，減緩或抑制集群地埋管換熱器區(qū)域地下冷/熱量累積效應(yīng)的方法具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值和意義。
　　本文利用有限長線熱源集群換熱模型，運(yùn)用C語言

3、編程，模擬出地埋管換熱器運(yùn)行20年后的地下溫度場分布。針對冬夏季負(fù)荷不平衡時(shí)集群豎埋管地埋管換熱器區(qū)域地下土壤冷/熱量累積問題，提出了低負(fù)荷季節(jié)只運(yùn)行較為中心區(qū)域埋管的分區(qū)運(yùn)行方法以減緩冷/熱量累積效應(yīng)。以夏季負(fù)荷大于冬季負(fù)荷的為例分析，發(fā)現(xiàn)只運(yùn)行較為中心區(qū)域部分埋管時(shí)，土壤最高溫度和平均溫度均較未分區(qū)運(yùn)行時(shí)顯著下降，有效抑制了地下熱量累積效應(yīng)。通過代表點(diǎn)處溫度隨時(shí)間的變化以及距中心點(diǎn)不同距離處溫度分布的分析，表明了分區(qū)運(yùn)行方法的有效性

4、;并對不同導(dǎo)熱系數(shù)、不同體積比熱條件下土壤的平均溫度進(jìn)行比較，可知當(dāng)土壤導(dǎo)熱系數(shù)較小時(shí)，或體積比熱較小時(shí)采用分區(qū)運(yùn)行方法對抑制和減緩地下冷/熱量累積效應(yīng)更為有效。
　　考慮到滲流對準(zhǔn)確設(shè)計(jì)地源熱泵的重要影響，本文通過基于地下水滲流的有限長線熱源集群換熱模型，對負(fù)荷的季節(jié)性不平衡工況下的地埋管換熱器運(yùn)行20年后的地下溫度場進(jìn)行模擬，對比分析了分區(qū)運(yùn)行與未分區(qū)運(yùn)行兩種運(yùn)行策略下地下溫度場的分布情況，并探討了不同孔隙率、不同滲流速度條件