基于建筑負(fù)荷動(dòng)態(tài)模擬的地源熱泵土壤溫度的分析.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源短缺問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重。地源熱泵系統(tǒng)作為利用可再生能源的暖通空調(diào)新技術(shù)，具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)被廣泛使用。土壤作為地源熱泵系統(tǒng)的放熱和吸熱源，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有著至關(guān)重要的影響。不同建筑負(fù)荷特性要求系統(tǒng)對(duì)土壤的取熱和放熱量不是一定的，二者的不平衡會(huì)使土壤的溫度發(fā)生變化，多余的熱量長(zhǎng)期積累在地下會(huì)減弱地埋管土壤換熱器的換熱效果。對(duì)特定建筑地源熱泵系統(tǒng)土壤溫度的預(yù)測(cè)是設(shè)計(jì)和分析地源熱泵系統(tǒng)能否良好運(yùn)行的關(guān)鍵。

2、 在前人研究的基礎(chǔ)上，將土壤溫度恢復(fù)因素考慮進(jìn)經(jīng)典線(xiàn)熱源理論模型，將負(fù)荷累積算法應(yīng)用于變熱流線(xiàn)熱源模型的長(zhǎng)期逐時(shí)模擬，并且編制了采用改進(jìn)模型的土壤溫度計(jì)算軟件，可以與能耗模擬軟件EnergyPlus相結(jié)合，快速準(zhǔn)確的把握長(zhǎng)時(shí)間段各種不同負(fù)荷情況下地源熱泵系統(tǒng)對(duì)土壤的溫度影響。 通過(guò)天津大學(xué)新建體育場(chǎng)地源熱泵系統(tǒng)測(cè)試井為期4天的實(shí)驗(yàn)，獲得了該地的土壤原始溫度為15.5℃，土壤平均導(dǎo)熱系數(shù)為1.904W／m·K，將實(shí)驗(yàn)獲得的土

3、壤熱物性參數(shù)和熱流值代入到改進(jìn)模型進(jìn)行計(jì)算，得到測(cè)試時(shí)間內(nèi)管內(nèi)流體平均溫度的變化情況，與實(shí)測(cè)值的誤差為6.2％，此時(shí)模擬計(jì)算值已經(jīng)可以真實(shí)的反映被測(cè)埋管內(nèi)實(shí)際的水溫變化，也論證了改進(jìn)模型用于預(yù)測(cè)土壤溫度的可靠性。 采用能耗模擬軟件EnergyPlus和土壤溫度計(jì)算軟件對(duì)某建筑物在四種氣候條件下的土壤溫度情況進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明土壤換熱器負(fù)荷的不平衡性越強(qiáng)，全年土壤溫度的變化越大。對(duì)于不同功能的建筑夏季設(shè)計(jì)日前后15日的地源熱泵系

4、統(tǒng)土壤溫度的研究發(fā)現(xiàn)：在一個(gè)運(yùn)行季內(nèi)，冷（熱）負(fù)荷的峰值越大、負(fù)荷的持續(xù)性越強(qiáng)，土壤溫度的變化越大。對(duì)商場(chǎng)和賓館采用混合系統(tǒng)的15日模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)：采用同樣容量的輔助設(shè)備時(shí)，對(duì)于負(fù)荷峰值較大的商場(chǎng)，采用峰值時(shí)分擔(dān)負(fù)荷的運(yùn)行方式效果較好；對(duì)于負(fù)荷持續(xù)性較強(qiáng)的賓館，采用間歇運(yùn)行，由輔助設(shè)備負(fù)擔(dān)非峰值時(shí)負(fù)荷的運(yùn)行方式效果較好。說(shuō)明了混合系統(tǒng)的運(yùn)行方式的選取應(yīng)當(dāng)適合建筑自身的負(fù)荷特性。 通過(guò)本課題的研究，提出了一種基于對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的土壤