冷却塔辅助地源热泵系统的设计与运行策略分析研究

摘要

近年来,地源热泵这种节能环保的空调技术在国内外得到很快的发展和应用。但是,由于传统的土壤源热泵系统在夏热冬冷和严寒地区应用时都存在着冬夏从土壤的取放热的不平衡问题,长期运行会导致土壤温度的显著增高或降低,而使热泵机组运行性能恶化。因此本文结合夏热冬冷地区某办公建筑应用冷却塔辅助土壤源热泵复合式系统,就运行策略进行优化研究,以消除土壤取放热的不平衡,并获得尽可能多的节能效果。
　　本文选取上海地区某一办公建筑作为研究对象,结合上海地区的典型年气象参数,计算出建筑全年的空调逐时冷、热负荷,基于负荷并利用GLD2012软件分析了岩土热物性、回填材料和地埋管两支管间距等参数对单纯采用土壤源热泵系统所引起的土壤温度升高情况的影响规律,并为该建筑匹配设计了一套冷却塔辅助土壤源热泵复合系统。
　　本文利用TRNSYS软件建立了复合式土壤源热泵系统仿真模型,对系统采用温差控制、设定最高温度控制和冷却塔开启时间控制三种运行策略下系统的运行状态和土壤温度场变化情况进行了模拟和分析。结果表明:在2℃、4℃、6℃和8℃四种温差设定值中,当设定值为4℃时系统的全年运行效率最高;在热泵机组入口最高温度为25℃、30℃和35℃中,当设定值为25℃时系统的全年运行效率为最高;控制冷却塔开启时间为制冷季节白天8:00-18:00,系统全年运行效率为2.38。综合比较这三种运行策略表明当采用设定温差4℃的运行策略时系统的运行效率最高,且系统全年平均COP为2.92;而且采用这三种运行策略运行五年后地埋管换热器周围土壤平均温度均没有明显上升,土壤热平衡效果良好。

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1 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的研究内容及方法

2 建筑负荷的计算

2.1 上海地区某办公大楼基本信息

2.2 TRNSYS软件介绍

2.3 利用TRNSYS软件计算建筑全年负荷

2.4 本章小结

3 利用GLD软件配置地源热泵系统

3.1 GLD2012软件简介

3.2 GLD2012软件负荷计算模块

3.3 GLD2012软件垂直井孔设计模块

3.4 设计计算参数的影响

3.5 建筑模型地源热泵系统配置

3.6 本章小节

4 建立系统的TRNSYS模块

4.1 TRNSYS软件的模块

4.2 冷却塔辅助混合式地源热泵空调系统中设备模型及描述

4.3 本章小节

5 TRNSYS软件构建系统模型

5.1 混合式地源热泵系统的基本形式

5.2 系统的运行策略

5.3 各种控制策略的分析对比

5.4 不同控制策略系统能耗

5.5 不同控制策略下土壤温度的变化

5.6 本章小节

6 总结与展望

致谢

参考文献