基于TRNSYS的遵義某高校地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行模擬分析.pdf

1、節(jié)能和環(huán)保日益成為社會(huì)發(fā)展的主流趨勢(shì)，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(jìn)入21世紀(jì)以來，地源熱泵在我們國(guó)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(gè)非常重要的問題。本文以遵義某高校兩棟建筑為對(duì)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(xué)樓，夜晚供學(xué)生公寓樓使用。利用TRNSYS軟件對(duì)其地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行下的土壤熱平衡

2、問題進(jìn)行了分析。
　　本文首先對(duì)土壤溫度特性進(jìn)行了研究，通過恒熱流熱響應(yīng)試驗(yàn)確定了土壤的熱物性參數(shù)，結(jié)合土壤溫度分布計(jì)算式對(duì)土壤溫度分布及變化規(guī)律進(jìn)行了分析，計(jì)算值與試驗(yàn)值相符合；然后建立負(fù)荷計(jì)算模型，對(duì)教學(xué)樓、學(xué)生公寓樓及兩棟建筑空調(diào)系統(tǒng)交替運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷進(jìn)行了計(jì)算分析。利用TRNSYS軟件模擬地源熱泵系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行，并對(duì)埋管區(qū)土壤平均溫度、熱泵機(jī)組源側(cè)進(jìn)/出口溫度、熱泵機(jī)組負(fù)荷側(cè)進(jìn)/出口溫度、熱泵機(jī)組COP的變化進(jìn)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(yùn)行10年埋管區(qū)土壤平均溫度升高了9.34℃，對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行是非常不利的；熱泵機(jī)組源側(cè)進(jìn)/出口年平均溫度有上升趨勢(shì)；熱泵機(jī)組夏季COP不斷降低，冬季COP則有所升高。
　　分別對(duì)教學(xué)樓和學(xué)生公寓樓空調(diào)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)的模型進(jìn)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(yùn)行系統(tǒng)模擬結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，雖然交替運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)全年累積釋熱量與吸熱量的平衡性優(yōu)于教學(xué)樓空調(diào)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，但

4、由于交替運(yùn)行系統(tǒng)每周運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)，運(yùn)行10年，其土壤溫升最大。因此，地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)土壤的溫度場(chǎng)的改變有很大的影響。交替運(yùn)行模式下土壤溫度、熱泵機(jī)組COP的變化最大，不利于系統(tǒng)的運(yùn)行，但交替運(yùn)行系統(tǒng)可以節(jié)省30.9％的初投資，實(shí)際中應(yīng)綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素來確定項(xiàng)目方案。工程設(shè)計(jì)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(yùn)行時(shí)間的影響。
　　對(duì)影響地源熱泵系統(tǒng)熱平衡的因素進(jìn)行了模擬分析，地埋管井

5、間距對(duì)減小土壤熱失衡有明顯影響，地埋管埋深、管徑對(duì)土壤溫度場(chǎng)的變化也有影響。最后針對(duì)本項(xiàng)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(xiàng)目采用交替運(yùn)行地源熱泵空調(diào)+熱水系統(tǒng)，考慮熱水負(fù)荷后，系統(tǒng)運(yùn)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(dān)生活熱水的方案是可行的。系統(tǒng)承擔(dān)熱水生活后并不會(huì)造成投資顯著增加，而且學(xué)校的熱水系統(tǒng)運(yùn)行成本