辦公建筑中冷卻塔復合式地源熱泵系統(tǒng)的運行策略研究.pdf

1、辦公辦公建筑中建筑中冷卻塔復合式地源熱泵冷卻塔復合式地源熱泵系統(tǒng)的系統(tǒng)的運行運行策略研究策略研究StudyonOperationStrategyofCompositeGSHPSystemwithCoolingTowerinOfficeBuilding學科專業(yè)：供熱、供燃氣、通風及空調工程研究生：薛懷坤指導教師：由世俊天津大學環(huán)境科學與工程學院二零一四年十二月摘要地源熱泵系統(tǒng)利用土壤作為冷熱源，通過地下封閉環(huán)路中換熱介質的循環(huán)流動，與土壤

2、進行熱量交換，與普通空調系統(tǒng)冷熱源相比具有節(jié)能環(huán)保的特點。但在系統(tǒng)實際運行中，當地源熱泵系統(tǒng)向土壤的放熱量遠大于吸熱量時，就會出現熱量在土壤中堆積的現象，影響地源熱泵空調系統(tǒng)的性能，因此工程上常引入冷卻塔進行輔助散熱。冷卻塔復合式地源熱泵系統(tǒng)可有效的改善傳統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)的運行性能，解決了土壤的熱積聚問題。本文針對當前冷卻塔復合式地源熱泵系統(tǒng)在辦公建筑應用中運行效率低的問題，對系統(tǒng)中熱泵機組（制冷機組）、冷卻塔及地埋管換熱器三個主要部件的

3、運行特性進行了分析，建立了采用集總參數法的傳熱數學模型。同時，為了模擬冷卻塔復合式地源熱泵系統(tǒng)對土壤溫度的影響和系統(tǒng)能耗，利用VB6.0進行了編程，開發(fā)可以計算土壤溫度變化和系統(tǒng)能耗的計算程序。本程序相比于現存商業(yè)軟件，計算方法簡明，計算結果能夠滿足工程需要。本文以天津市某辦公建筑為例，利用eQUEST進行了全年負荷模擬，其峰值冷負荷為301kW，峰值熱負荷為209kW。若采用傳統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)，夏季向土壤的排熱量為210531.6kWh

4、，冬季需從土壤的取熱量為114643.3kWh，吸放熱量比為1:0.54，故需設置冷卻塔輔助散熱以保證土壤熱平衡。根據該建筑的負荷特性，提出了包括冷卻塔和地埋管換熱器的并聯、串聯、獨立連接和獨創(chuàng)提出的混合連接四種系統(tǒng)連接形式。針對每種系統(tǒng)，進行了相應的設備選型，并通過編制的計算程序對各系統(tǒng)的不同運行策略進行了模擬分析。結果表明，并聯系統(tǒng)配置和混合連接下的溫度控制與溫差控制運行策略對土壤溫度影響最小；混合連接系統(tǒng)配置下的熱泵機組優(yōu)先運行策

5、略能耗量最??；所以本案例的最優(yōu)運行策略為：混合連接形式下的熱泵機組優(yōu)先運行策略。且獨創(chuàng)提出的混合連接形式下最優(yōu)運行策略比一般并聯連接形式下冷卻塔復合式地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能6.6%。由此可見，冷卻塔與地埋管換熱器混合連接的復合系統(tǒng)更利于保證土壤熱平衡和減少辦公建筑的系統(tǒng)能耗。結合使用本文提出的模擬程序，該系統(tǒng)的運行策略算法可推廣至各地辦公建筑，為冷卻塔復合式地源熱泵系統(tǒng)在辦公建筑中的應用提供策略支持。關鍵詞：關鍵詞：冷卻塔輔助混合式地源熱泵系