夏熱冬冷地區(qū)土壤源熱泵系統(tǒng)的蓄能失調限值分析.pdf

1、土壤源熱泵在我國的發(fā)展快、規(guī)模大，目前對土壤源熱泵系統(tǒng)大地蓄能失調的判定僅停留在冬、夏季負荷比例上進行估算，還沒有在負荷特征和傳熱機理等多參數(shù)耦合的基礎上進行全壽命周期的動態(tài)能效分析。
　　本文在土壤源熱泵發(fā)展較有前景的夏熱冬冷地區(qū)，從建筑末端負荷的分析轉化入手，引入了機組動態(tài)能效比。結合對大地釋冷（熱）不穩(wěn)定傳熱過程的分析，經(jīng)過合理的簡化，建立地下巖土換熱器的三維傳熱管群模型，進而計算得到巖土動態(tài)溫度場和熱泵機組進、出口的水溫變

2、化。再分別完善了土壤源熱泵系統(tǒng)和常規(guī)空調系統(tǒng)的全年能耗模型，得到在整個全壽命周期運行過程中，使得土壤源熱泵系統(tǒng)運行費用現(xiàn)值不高于傳統(tǒng)空調系統(tǒng)運行費用現(xiàn)值的巖土溫度限值，提出了一種判斷土壤源熱泵系統(tǒng)蓄能失調溫度限值的方法，并運用該方法進行了實際工程計算分析。
　　首先從建筑末端冷熱負荷向大地傳遞轉化的3個循環(huán)入手，通過實際測試以及與熱泵機組生產(chǎn)和運行管理人員進行了深入的技術探討后，得到了熱泵機組啟停以及級數(shù)調節(jié)的策略，運用Matla

3、b將建筑末端負荷轉化成為機組出力負荷。對機組動態(tài)能效比進行了理論分析，通過UDF程序將熱泵機組動態(tài)能效比引入地下?lián)Q熱器流動換熱的數(shù)值計算中，使得地下?lián)Q熱器埋管進、出口水溫能夠與機組能效比相互耦合。
　　建立了適合于研究土壤源熱泵地下?lián)Q熱器長期流動換熱問題的三維管群模型，考慮了動態(tài)負荷對地下?lián)Q熱器的影響以及地下?lián)Q熱器由于豎向溫度的變化對周圍巖土溫度的影響。通過實際測試數(shù)據(jù)與 Fluent數(shù)值計算結果的對比驗證，證明數(shù)值計算的模型以及

4、方法可以運用于實際工程。
　　完善了土壤源熱泵系統(tǒng)及常規(guī)空調系統(tǒng)的全年能耗模型，為定量分析這兩個系統(tǒng)的全壽命周期運行費用現(xiàn)值提供了理論及實際操作上的依據(jù)。
　　提出了以埋管回填孔壁及其以內(nèi)回填體的巖土溫度作為土壤源熱泵系統(tǒng)巖土溫度的研究對象，分別用“系統(tǒng)節(jié)能率”、“系統(tǒng)總運行費用現(xiàn)值”這兩個評價參數(shù)對“巖土能效溫度限值”和“運行費用溫度限值”進行了定義，提出了土壤源熱泵系統(tǒng)溫度限值確定的一般方法以及影響這一溫度限值的主要因素

5、（機組不同的運行機制、不同能源之間的換算方法等）。
　　采用巖土溫度限值確定的方法，對存在及不存在蓄能失調限值的實際工程進行了計算分析，得到了以下分析結果：
　　1）該項目全部建筑全年冷熱累積負荷比為1.55:1，土壤源熱泵系統(tǒng)不存在巖土蓄能失調的情況，全壽命周期運行過程中經(jīng)濟性良好；
　　2）當不考慮該項目建筑部分冬季負荷時，全年冷熱累積負荷比為4.82:1，土壤源熱泵系統(tǒng)存在巖土蓄能失調的情況，巖土溫度限值范圍為3