地源熱泵系統(tǒng)大規(guī)模管群換熱研究及地濕場(chǎng)影響.pdf

1、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)由于其環(huán)境友好、節(jié)能、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛的認(rèn)可和研究，并得到大力推廣。然而，由于“熱堆積”或“冷堆積”現(xiàn)象的出現(xiàn)并降低了地源熱泵機(jī)組的效能，促使對(duì)地埋管地溫場(chǎng)長期變化預(yù)測(cè)的研究需求。有關(guān)地埋管換熱器換熱管群的溫度場(chǎng)模型、大規(guī)模管群換熱、地下滲流對(duì)管群換熱的影響及系統(tǒng)COP耦合地下土壤溫度場(chǎng)變化等方面的研究還不夠完善，使得地源熱泵系統(tǒng)長期有效運(yùn)行的不確定性增大。因此，本文對(duì)其做了進(jìn)一步的研究與分析。
　　對(duì)地

2、源熱泵熱響應(yīng)試驗(yàn)原理及方法進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室自行研制的巖土熱響應(yīng)測(cè)試儀進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，獲取實(shí)際巖土參數(shù)，為下一步研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。基于地埋管換熱器與周圍土壤換熱過程，運(yùn)用FORTRAN語言編制程序，對(duì)大規(guī)模管群換熱溫度場(chǎng)、熱泵機(jī)組運(yùn)行策略及地下滲流對(duì)管群換熱特性的影響進(jìn)行了模擬分析，并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了理論模型。利用驗(yàn)證的模型對(duì)井群換熱地溫場(chǎng)影響因素分析及大規(guī)模井群長期換熱地溫場(chǎng)模擬，得到系統(tǒng)長期運(yùn)行所引起的土壤溫度周期性變

3、化平面及三維圖，表明了地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行過程中冷熱負(fù)荷平衡的重要性。并通過數(shù)值模擬方法研究地埋管優(yōu)化布置與系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行控制策略對(duì)地源熱泵機(jī)組的長期可持續(xù)運(yùn)行影響，對(duì)地埋管換熱器換熱過程中熱作用半徑值的確定也作了一定的研究。
　　結(jié)合之前獲得的巖土參數(shù)，依據(jù)機(jī)組樣本，利用二元函數(shù)線性回歸方法。擬合了制冷與制熱工況下，出口水溫與機(jī)組COP兩者之間的函數(shù)關(guān)系式。獲得了機(jī)組COP與土壤溫度場(chǎng)的耦合變化過程，提出了機(jī)組運(yùn)行策略。隨后詳細(xì)研究了

4、滲流作用對(duì)管群換熱過程的影響，得到滲流速度為60m/y時(shí)對(duì)全年運(yùn)行較為適宜。模擬結(jié)果表明，具有不同巖土熱擴(kuò)散率和含水率的土壤對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行特性影響是不同的，隨著巖土熱擴(kuò)率增大，埋管內(nèi)平均溫升下降和機(jī)組運(yùn)行性能系數(shù)COP上升，至運(yùn)行90天后COP由3.65升至3.87；巖土含水率增大同樣使得埋管內(nèi)平均溫升下降和機(jī)組運(yùn)行性能系數(shù)COP上升，由3.62升至3.90。
　　本課題主要研究地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行特性、管群布置及地下滲流特性對(duì)地下土壤