间歇运行工况下的土壤源热泵的运行性能研究

摘要

土壤源热泵空调系统利用土壤作为冷热源，通过室外埋地换热器中介质与土壤进行热量交换，从而实现由热泵对建筑物的供冷和供暖。与传统空调系统相比具有环保、节能的特点。在国外它已成为一种广泛应用的空调方式，而我国正处于研究和应用推广阶段，具有很大发展潜力。 本文着眼于土壤源热泵双U型管竖直埋地换热器的传热性能研究，针对双U型管埋地换热器的传热特点，建立了瞬态传热模型。利用VB编制计算程序模拟了土壤源热泵机组间歇运行工况下埋地换热器周围土壤温度的分布。模拟结果表明：不同深度，不同径向距离的土壤温度变化规律不同。靠近埋地换热器壁面的径向区域土壤温度变化大，远离埋地换热器壁面的区域土壤温度变化不明显。 本文在冬、夏两种工况下对热泵系统进行实验研究，获得了土壤源热泵在两种工况下的运行数据。用实验数据与计算机模拟结果进行比较，以验证所建模型的正确性。同时以单位井深换热量和平均传热系数为评价标准，利用实验所测得的数据定量比较了土壤源热泵机组间歇运行工况与连续运行工况的不同，给出了相应的曲线。为系统的进一步深入研究打下基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2土壤源热泵概述

1.2.1土壤源热泵的构成及其工作原理

1.2.2土壤源热泵系统的特点

1.3土壤源热泵的国内外发展状况

1.3.1土壤源热泵在国外的发展状况

1.3.2土壤源热泵在国内的发展状况

1.4国内关于土壤源热泵间歇运行的研究现状

1.5本文的主要研究内容

2 U型管埋地换热器常见形式及换热模型

2.1埋地换热器的常见形式

2.2竖直U型管埋地换热器常用的模型及模拟方法

2.2.1解析解模型

2.2.2数值解模型

2.3地下土壤特性分析与研究

2.4本章小结

3双U型管埋地换热器的数值模拟

3.1双U型管埋地换热器模型的建立

3.1.1传热过程的简化假设

3.1.2传热控制方程

3.1.3控制方程的离散

3.1.4边界条件的确定及处理

3.1.5初始条件的确定

3.2模拟工况分析

3.2.1夏季间歇运行工况模拟分析

3.2.2冬季间歇运行工况模拟分析

3.3本章小结

4双U形管埋地换热器传热模型的验证

4.1室外埋地换热器进出水温度的确定

4.2室外埋地换热器进出水温度的模拟与验证

4.2.1夏季室外埋地换热器进出水温度的模拟验证

4.2.2冬季室外埋地换热器进出水温度的模拟验证

4.3本章小结

5土壤源热泵系统实验分析

5.1土壤源热泵系统实验装置介绍

5.1.1实验系统主要部件

5.1.2实验平台相关图片

5.2数据处理方法

5.3土壤源热泵系统冬季实验工况分析

5.3.1冬季典型工作日实验工况分析

5.3.2冬季单位井深换热量随时间的变化趋势

5.3.3冬季室外侧供回水温度日平均值随时间的变化趋势

5.3.4冬季平均传热系数随时间的变化趋势

5.4土壤源热泵系统夏季实验工况分析

5.4.1夏季单位井深换热量随时间的变化趋势

5.4.2夏季平均传热系数随时间的变化趋势

5.5本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致 谢

参考文献

附录