直接膨脹式土壤源熱泵實驗研究及地下?lián)Q熱系統(tǒng)分析.pdf

1、地源熱泵作為一項高效節(jié)能、綠色環(huán)保的空調(diào)技術(shù)，在國外已經(jīng)成為一種廣泛采用的空調(diào)方式，而在國內(nèi)正處于研究和應(yīng)用推廣階段，有很大發(fā)展?jié)摿?。直接膨脹式土壤源熱泵是土壤源熱泵的一種特殊形式，是把制冷劑直接通入地下?lián)Q熱器中與周圍介質(zhì)進(jìn)行換熱。與常規(guī)土壤源熱泵相比，在直接膨脹式土壤源熱泵的地下?lián)Q熱器中，換熱形式主要是相變換熱，其換熱系數(shù)比采用普通換熱介質(zhì)要大得多；制冷劑直接與土壤進(jìn)行換熱，減少換熱環(huán)節(jié)，能量利用率得以提高。但該系統(tǒng)本身存在一些需要解

2、決的問題，如在供熱模式下壓縮機回油和制冷模式下制冷劑回流問題，以及地下?lián)Q熱模型建立等問題。因此，作者在合作企業(yè)搭建了實驗臺，把地下?lián)Q熱器置放在水井中與周圍介質(zhì)進(jìn)行直接換熱，對直接膨脹式土壤源熱泵進(jìn)行了初步測試。 本文在制冷和制熱兩種模式下，測試了地下?lián)Q熱器管壁面溫度和井水溫度分布情況，在分析測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了適合該系統(tǒng)的地下?lián)Q熱模型，利用所建立的模型進(jìn)行不同情況的模擬計算。制冷模式分別采用了連續(xù)性和間歇性運行進(jìn)行測試，制熱

3、運行過程中，由于實驗系統(tǒng)存在壓縮機回油問題，只進(jìn)行了間歇性運行測試。同時，針對制冷劑回流和壓縮機回油的問題進(jìn)行了測試，找出對其影響因素。利用實驗測試的數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)運行效率進(jìn)行分析計算。 針對地下?lián)Q熱器中相變換熱的特點，選用圓柱形理論建立數(shù)學(xué)模型，利用ANSYS軟件進(jìn)行模擬計算，通過與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，證實了所建立的模型能很好反映直接膨脹式系統(tǒng)地下?lián)Q熱的情況。然后把模型中換熱介質(zhì)水換成其它回填材料，模擬出直接膨脹式土壤源熱泵地下?lián)Q

4、熱器單孔溫度影響半徑以及影響因素，在系統(tǒng)在間歇運行中，采用運行時間和停機時間之比不同時地下埋管換熱器對周圍溫度場的影響狀況。通過與常規(guī)土壤源熱泵進(jìn)行對比，在外界條件相同情況下，得出直接膨脹式土壤源熱泵系統(tǒng)單位孔深換熱量比常規(guī)土壤源熱泵系統(tǒng)單位孔深換熱量大47％。最后采用圓柱形理論建立了直接膨脹式土壤源熱泵多個傾斜埋管數(shù)學(xué)模型，利用ANSYS軟件求解出多個傾斜埋管周圍溫度場分布情況，以及埋管間相互影響程度，分別在冬夏兩季模擬計算了鉆孔傾斜

5、角的變化對地下?lián)Q熱量的影響。通過測試發(fā)現(xiàn)實驗系統(tǒng)在制冷模式下制冷劑回流情況良好，但在供熱模式下壓縮機存在回油問題，在分析實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，證實了地下?lián)Q熱器進(jìn)出口壓力對壓縮機回油產(chǎn)生重要的影響。并提出了解決壓縮機回油問題的一些措施，供后續(xù)實驗進(jìn)一步檢驗。 通過本次實驗研究，掌握了直接膨脹式土壤源熱泵系統(tǒng)基本原理和運行特點。 直接膨脹式土壤源熱泵實驗研究及地下?lián)Q熟系統(tǒng)分析解決了系統(tǒng)中存在的一些問題，為進(jìn)一步研究打下了堅實基礎(chǔ)