天津港地源热泵中央空调地源热泵参数优化的研究

摘要

地源热泵技术在近几年来受到广泛关注，地源热泵可以在冬季将存储在土壤中的热量传输到建筑物中，并在夏季将热量传出建筑物。地源热泵因为可以减少一次能源的消耗而降低温室效应，并且地源热泵技术相比于传统技术具有更高的效率，因此地源热泵空调系统受到越来越多的关注，在能源日益紧张的今天，对地源热泵关键技术进行研究分析具有重要意义。本文分析调研了天津港欧亚国际地源热泵系统设备情况，通过对天津港欧亚国际地源热泵系统进行分析，主要工作如下:
　　(1)对影响地源热泵系统能效的系统参数进行了采集分析，整理出欧亚国际地源热泵系统运行特征，初步获得了此系统的能效参数。
　　(2)利用ASPEN软件对其中一组热泵进行了模拟，结果表明能效因数数值随着流量的增加而增大，且循环系统换热介质热力学状态均在合理范围内。通过分析目标热泵系统运行数据，获得综合业务楼热泵系统的运行效率和能耗情况，结果表明热泵主机经常处于低负载状态，采取的措施为在热泵控制系统中安装专用的空调系统控制器可以有效缓解该状态。根据负荷侧情况对两台机组设定自动开关机，最终在保证机组正常运行的情况下，降低了机组的能耗。
　　(3)本文通过CFX共轭耦合传热模型计算U型管换热介质不同入口速度对地源热泵地下换热效果的影响。分析表明通过适当提高入口速度，虽然温度U型管出入口温度差有所降低，但是提高了U型管传热量。同时探究了回填材料的不同热导率对目标地源热泵系统地埋换热器垂直U型管地下温度场分布的影响。分析得出对于不同回填材料的热导率，所应用的U型管模型地下温度场分布有所不同，但是均未出现明显的热短路现象。通过分析采取适当的手段改变回填材料的热导率等热物理特性可以明显改善U型管地下换热的效果。
　　天津港地源热泵中央空调系统地源热泵运行效果研究表明，本文分析得到的结论是可靠的。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题来源

1．2 地源热泵研究背景及意义

1．3 地源热泵关键问题研究现状

1．3．1 地源热泵系统运行特性研究现状

1．3．2 针对地源热泵系统性能改进的控制方法研究现状

1．3．3 地源热泵地埋管技术研究现状

1．4 本文研究内容

第二章 地源热泵原理及天津港地源热泵系统概况

2．1 热泵及地源热泵系统原理介绍

2．1．1 热泵原理

2．1．2 地源热泵系统分类与结构组成

2．2 天津港地源热泵系统情况介绍

2．3 能效参数监测获取实验

2．3．1 天津港地源热泵能效参数监测获取实验介绍

2．3．2 能效参数监测目标

2．3．3 能效参数监测方法及结果

2．4 本章小结

第三章 基于ASPEN的地源热泵热力循环仿真及参数优化

3．1 ASPEN化工流程模拟软件介绍

3．2 天津港地源热泵热力学流程模拟问题描述

3．3 热力循环模拟

3．3．1 冬季工况模拟计算

3．3．2 夏季工况模拟计算

3．2．3 结论

3．4 本章小结

第四章 基于PLC的地源热泵控制系统优化

4．1 PLC控制理论介绍

4．2 天津港地源热泵系统PLC控制方案

4．2．1 天津港地源热泵系统控制问题提出背景

4．2．2 天津港地源热泵系统控制问题解决方案

4．3 系统控制器简介

4．3．1 SyncoTM总述

4．3．3 Synco700系统结构

4．3．3 OCI700．1网络接口及相应的软件功能

4．4 加装控制系统效果分析

4．4 本章小结

第五章 地源热泵系统地埋U型管传热分析

5．1 研究问题背景描述

5．2 U型管传热分析基础理论

5．3 U型管传热分析仿真模拟

5．3．2 U型管传热边界条件的确定

5．3．3 U型管传热不同入口速度传热分析

5．3．4 回填材料不同传热系数传热分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 研究展望

参考文献

研究成果及发表的学术