土壤源熱泵系統(tǒng)在江蘇地區(qū)運行特性的研究.pdf

1、隨著能源問題的日漸嚴峻，建筑節(jié)能已成為國際建筑界實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理念的大趨勢，也是中國經(jīng)濟社會發(fā)展面臨的重要任務(wù)。土壤源熱泵技術(shù)是利用可再生能源新興的空調(diào)系統(tǒng)，以其高效節(jié)能、適用范圍廣、穩(wěn)定性好、運行費用低等優(yōu)點脫穎而出。目前國內(nèi)外土壤源熱泵技術(shù)的理論研究和設(shè)計應(yīng)用已十分成熟，然而對實際工程的運行管理還不夠完善，在如何提高系統(tǒng)的運行效率、真正實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能減排才是土壤源熱泵技術(shù)的關(guān)鍵問題。本文針對江蘇地區(qū)某辦公樓土壤源熱泵系統(tǒng)進行了不同運

2、行工況的測試，根據(jù)測試結(jié)果對不同工況下的運行特性進行了分析與研究，并建立了地埋管的傳熱模型，通過fluent模擬仿真的方法驗證了測試結(jié)果的可靠性。
　　實測方面:首先，本文對巖土熱響應(yīng)試驗的測定方法進行了分析和研究，介紹了現(xiàn)場測試法的基本原理、儀器設(shè)備和具體步驟。通過對揚州地區(qū)采用現(xiàn)場測試法的巖土熱響應(yīng)試驗方法進行測試，得到了本工程地下土壤的平均初始溫度、地下巖土熱物性和埋管單位管長換熱量數(shù)據(jù)，同時開展了單雙U地埋管的換熱性能對比

3、研究;以上數(shù)據(jù)可作為江蘇地區(qū)土壤源熱泵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與運行管理時土壤熱平衡校核計算的參考，并且為下文fluent模擬提供參數(shù)依據(jù)。
　　其次，對揚州市某辦公樓土壤源熱泵系統(tǒng)進行不同運行工況的測試，根據(jù)測試結(jié)果對不同工況下房間空調(diào)效果特性、系統(tǒng)能效特性、埋管換熱特性和埋管周圍土壤溫度場恢復(fù)特性等進行了分析，結(jié)果表明:當系統(tǒng)穩(wěn)定后，適當?shù)販p少系統(tǒng)地源側(cè)流量，不僅對房間空調(diào)效果影響不大，而且降低了系統(tǒng)總功率，系統(tǒng)平均COP從2.78提升到

4、2.9左右，單位管長換熱量增加了5.2％，在一定程度上減緩?fù)寥罍囟壬仙乃俣?，有利于提高土壤的恢?fù)力和地下埋管的換熱效率。再者，在保滿足人體舒適的情況下，采用開停比為4∶1的間歇運行與正常運行相比，單位管長換熱量增加了10％，系統(tǒng)平均COP增加了30％，間歇運行對地下埋管土壤溫升有一定的控制能力，有利于提高地下埋管的換熱效率與土壤恢復(fù)力。最后，在部分負荷運行情況下，交替運行系統(tǒng)地埋管的不同區(qū)域，能夠使土壤溫度得到較好的恢復(fù)，提高地熱能的

5、利用率，有利于埋管的長期高效運行。
　　模擬方面:利用fluent建立了地埋管周圍溫度場的準三維非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，用本文的模擬數(shù)據(jù)對文獻中所建模型進行了對比驗證，模擬結(jié)果與文獻結(jié)果吻合度較好，最大相對誤差只有1.4％，驗證了本文傳熱模型的正確性。對地埋管布置區(qū)域的土壤溫度場進行了模擬分析，結(jié)果表明:夏季不同運行工況下地埋管周圍土壤溫度場分布的模擬值與實測值相對誤差僅為2.75％，同時兩者所反映的工況運行特性規(guī)律是一致的，更加驗證了測