地下耦合地源熱泵系統(tǒng)動態(tài)仿真及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著能源供應(yīng)的日趨緊張，建筑能耗持續(xù)增長，空調(diào)能耗作為建筑能耗的主要來源，為了使空調(diào)行業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展，可再生能源應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)是大勢所趨。近幾年國內(nèi)積極推廣可再生能源的研究與利用，地下耦合地源熱泵技術(shù)作為一種高效環(huán)保節(jié)能的空調(diào)新技術(shù)，有關(guān)理論研究和示范工程的應(yīng)用實例不斷增多。但是由于此技術(shù)在國內(nèi)研究及應(yīng)用起步較晚，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范還不夠完善，以及技術(shù)本身設(shè)計難點，因此地下耦合地源熱泵系統(tǒng)在設(shè)計及實際運行之中顯露出一些問題，為了提高地

2、下耦合熱泵系統(tǒng)的性能，本文研究地埋管換熱器換熱特性及地下耦合熱泵系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計優(yōu)化。
　　首先，進行了地埋管換熱器換熱分析，地下埋管換熱器是地下耦合地源熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，合理確定地下埋管換熱器的傳熱模型并進行可靠的計算是非常重要的。本文基于地源熱泵地埋管換熱器鉆孔外有限長線熱源模型和鉆孔內(nèi)準(zhǔn)三維傳熱模型，采用溫度疊加原理，編寫地埋管換熱程序，進行地埋管換熱器換熱分析。模擬計算在交變脈沖熱流作用下，地下巖土熱響應(yīng)半徑，通過引入管群橫

3、截面水力半徑的概念，研究管群不同布置形式對地埋管換熱器換熱效果的影響。
　　其次，由于空調(diào)系統(tǒng)運行工況是實時變化的，為了實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)全壽命周期的最優(yōu)運行，需采用系統(tǒng)動態(tài)仿真進行變工況運行優(yōu)化。本文采用能耗分析軟件計算建筑動態(tài)冷熱負荷，然后在Trnsys瞬態(tài)模擬軟件平臺上，建立地下耦合地源熱泵系統(tǒng)動態(tài)仿真模型，實現(xiàn)地下耦合地源熱泵系統(tǒng)的變工況運行優(yōu)化。在此模型基礎(chǔ)上，探索地埋管換熱器單位井深最佳設(shè)計熱流強度，及地源熱泵系統(tǒng)承擔(dān)冷熱負

4、荷最優(yōu)比例，使地源熱泵系統(tǒng)在全壽命周期內(nèi)最優(yōu)運行，實現(xiàn)機組及系統(tǒng)最高運行能效比。
　　最后，結(jié)合具體工程實例，設(shè)計三種常用空調(diào)系統(tǒng)方案，case1：地源熱泵+冷卻塔空調(diào)系統(tǒng)；case2：風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)；case3：冷水機組+燃氣鍋爐空調(diào)系統(tǒng)。在瞬態(tài)模擬軟件平臺上，構(gòu)建各方案空調(diào)系統(tǒng)動態(tài)模擬計算模型，計算不同方案全年變工況運行系統(tǒng)能耗，得出不同系統(tǒng)一次能源利用率；然后采用動態(tài)費用年值和靜態(tài)投資回收期方法對不同方案空調(diào)系統(tǒng)進行經(jīng)濟性