自然工质热泵循环和地源热泵运行特性研究

摘要

该文以自然工质热泵循环性能和地源热泵运行特性为研究对象,从工质和热源的角度,开展了资源与环境可持续发展的热泵基础理论研究和实验研究,重点研究和分析了CO<,2>地源热泵和R22地源热泵的基本特点和运行规律.主要研究内容包括:1.自然式质热泵循环性能分析对自然工质CO<,2>、氢、碳氢化合物、水作为热泵工质的特点进行了评价与分析,重点对CO<,2>跨临界热泵循环性能的主要特征和影响因素进行了理论分析和研究.提出了CO<,2>跨临界热泵循环主要工况参数的确定方法和原则,运用当量冷凝温度,对不同工质热泵的循环性能进行了分析比较,指出在中高温热泵应用领域,CO<,2>热泵可以取得和传统工质热泵相竞争的优势.2.地源热泵运行特性理论分析针对以土壤为热源和热汇的特点,运用热力学的方法,对R22涡旋压缩式地源热泵和CO<,2>地源热泵的运行变化规律进行了理论研究,提出了CO<,2>地源热泵机组型式的确定方法,研究和探讨了地源热泵运行参数和运行控制策略的确定方法.3.地源热泵实验研究建立起具有两眼120m深埋管井和4眼测温辅井的地源热泵实验装置,热泵机组采用R22涡旋压缩机,ARI标定工况制冷量为21.8kW.重点对地下温度场变化规律、地下埋管换热器特性和地源热泵系统循环性能的实验结果进行了总结和分析.4.地源热泵模拟方法与模型验证在地源热泵运行特性理论研究和实验研究的基础上,依据圆柱源理论,建立起了变热流条件下,耦合地面热泵机组和地下埋管换热器特性的R22和CO<,2>地源热泵系统的模拟模型.5.地源热泵运行特性模拟与能耗分析运用所建模型,对R22地源热泵系统的全年运行特性进行了模拟研究,开展了不同土壤、不同回填材料、不同埋管长度和不同负荷容量比例的地源热泵系统的模拟研究和能耗分析,指出地源热泵的节能和安全可靠运行,必须建立在经过有效性和可靠性验证的模拟基础之上.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2资源环境可持续发展的热泵技术

1.3 CO2等自然工质热泵的应用和研究现状

1.4地源热泵的应用和研究现状

1.5本文的主要研究内容

第二章自然工质热泵循环性能理论分析

2.1 CO2跨临界循环性能的基本特征分析

2.4水多级压缩式热泵循环理论研究

2.5碳氢化合物制冷和热泵循环理论研究

第三章地源热泵运行特性理论研究

3.1 R22涡旋压缩式地源热泵运行特性研究

3.2 CO2地源热泵运行特性的理论研究

3.2.1CO2地源热泵运行特性分析模型

3.2.2CO2地源热泵机组型式的确定

3.2.3CO2地源热泵系统夏季运行特性研究

3.2.4CO2地源热泵系统冬季运行特性研究

3.3 CO2热泵运行特性的实验研究

3.4本章小结

第四章地源热泵实验研究

4.1地源热泵实验装置工艺流程

4.2实验装置数据采集及处理系统

4.3地源热泵冬季实验结果

4.4地源热泵夏季实验结果

4.5本章小结

第五章地源热泵运行特性模拟模型

5.1地源热泵模拟研究背景

5.2地下埋管换热器传热特性

5.3 R22和CO2地面热泵机组性能

5.4模拟方法和程序结构

5.5模型验证

5.6 本章小结

第六章地源热泵模拟结果分析

6.1 R22地源热泵模拟结果

6.2不同土壤和不同回填材料地源热泵模拟结果

6.3不同埋管长度和不同负荷比例地源热泵模拟结果

6.4 CO2地源热泵模拟结果

6.5本章小结

第七章结论

7.1主要结论

参考文献

致谢