基于TRNSYS的遵義某高校地源熱泵系統(tǒng)運行模擬分析.pdf

1、節(jié)能和環(huán)保日益成為社會發(fā)展的主流趨勢，而地源熱泵就是能有效節(jié)約能源、減少大氣污染和二氧化碳排放的供熱和空調(diào)新技術(shù)。進入21世紀以來，地源熱泵在我們國家得到了廣泛、迅速的發(fā)展，但是這種技術(shù)在發(fā)展的過程中遇到了很多的問題。土壤的熱失衡就是其中一個非常重要的問題。本文以遵義某高校兩棟建筑為對象，這兩棟建筑的空調(diào)系統(tǒng)交替共用一套地源熱泵系統(tǒng)，地源熱泵白天供能教學樓，夜晚供學生公寓樓使用。利用TRNSYS軟件對其地源熱泵系統(tǒng)長期運行下的土壤熱平衡

2、問題進行了分析。
　　本文首先對土壤溫度特性進行了研究，通過恒熱流熱響應(yīng)試驗確定了土壤的熱物性參數(shù)，結(jié)合土壤溫度分布計算式對土壤溫度分布及變化規(guī)律進行了分析，計算值與試驗值相符合；然后建立負荷計算模型，對教學樓、學生公寓樓及兩棟建筑空調(diào)系統(tǒng)交替運行時系統(tǒng)的全年動態(tài)負荷進行了計算分析。利用TRNSYS軟件模擬地源熱泵系統(tǒng)的長期運行，并對埋管區(qū)土壤平均溫度、熱泵機組源側(cè)進/出口溫度、熱泵機組負荷側(cè)進/出口溫度、熱泵機組COP的變化進行

3、了分析。結(jié)果表明：本系統(tǒng)存在明顯的冷熱不平衡，運行10年埋管區(qū)土壤平均溫度升高了9.34℃，對地源熱泵系統(tǒng)的長期運行是非常不利的；熱泵機組源側(cè)進/出口年平均溫度有上升趨勢；熱泵機組夏季COP不斷降低，冬季COP則有所升高。
　　分別對教學樓和學生公寓樓空調(diào)系統(tǒng)獨立運行時的模型進行模擬分析，結(jié)果表明，系統(tǒng)都存在熱失衡問題。與交替運行系統(tǒng)模擬結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，雖然交替運行時系統(tǒng)全年累積釋熱量與吸熱量的平衡性優(yōu)于教學樓空調(diào)系統(tǒng)獨立運行時，但

4、由于交替運行系統(tǒng)每周運行時間最長，運行10年，其土壤溫升最大。因此，地源熱泵系統(tǒng)運行時間的長短對土壤的溫度場的改變有很大的影響。交替運行模式下土壤溫度、熱泵機組COP的變化最大，不利于系統(tǒng)的運行，但交替運行系統(tǒng)可以節(jié)省30.9％的初投資，實際中應(yīng)綜合技術(shù)、經(jīng)濟等因素來確定項目方案。工程設(shè)計中不能僅依據(jù)全年累積釋熱量、吸熱量平衡來判斷系統(tǒng)的熱平衡性，也要考慮運行時間的影響。
　　對影響地源熱泵系統(tǒng)熱平衡的因素進行了模擬分析，地埋管井

5、間距對減小土壤熱失衡有明顯影響，地埋管埋深、管徑對土壤溫度場的變化也有影響。最后針對本項目存在的熱失衡問題，提出了一些優(yōu)化建議。建議本系統(tǒng)及符合條件的項目采用交替運行地源熱泵空調(diào)+熱水系統(tǒng)，考慮熱水負荷后，系統(tǒng)運行10年，埋管區(qū)土壤溫度升高了1.15℃，COPC降低了約2.5%，COPH增加了1%，都在可以接受的范圍，因此，由地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)承擔生活熱水的方案是可行的。系統(tǒng)承擔熱水生活后并不會造成投資顯著增加，而且學校的熱水系統(tǒng)運行成本