地源熱泵地理埋管換熱器不同運行模式實驗研究及模擬.pdf

1、地源熱泵是一種節(jié)能、環(huán)保、高效利用可再生資源的“綠色”空調新技術，將在我國建筑空調系統(tǒng)中發(fā)揮越來越重要的作用。垂直U型埋管換熱器由于其占地面積少、可用范圍廣、恒溫效果好、換熱效率高、維護費用低等優(yōu)勢，目前已成為應用最廣泛的一種埋管方式。本文以垂直U型埋管換熱器為課題研究對象，主要做了以下工作： 首先對地源熱泵系統(tǒng)的分類、原理、特點以及近年來的研究發(fā)展狀況進行了較為系統(tǒng)的闡述。在總結國內外幾種典型的垂直U型埋管換熱器傳熱模型的基礎

2、上，針對南京地區(qū)，采用60m深垂直U型埋管換熱器進行了一個冬季的測試。 為了研究埋管換熱器的換熱特性，本文采用多流量變工況來進行，測試圍繞全天連續(xù)、晝開夜停、全天間歇等運行模式來展開。全天連續(xù)運行模式分別在0.65m3/h、0.7m3/h、0.8m3/h流量下進行了三個工況的測試，測試結果表明，埋管水流量等于0.8m3/h時系統(tǒng)的換熱量和制冷性能系數(shù)最大，平均單位井深換熱量為53.66W/m，平均制冷系數(shù)為3.91W/W。由此選

3、用0.8m3/h為較優(yōu)流量，按照不同的開停機比進行了晝開夜停、全天間歇運行兩種模式的測試。測試結果表明，地下埋管換熱器的換熱量隨運行時間的增加逐漸減少；在運行條件相同的情況下，間歇運行模式下的換熱量和制冷性能系數(shù)要高于全天連續(xù)運行模式，其中，晝開夜停運行模式下的換熱量最大，平均單位井深換熱量為55.14W/m，平均制冷系數(shù)為3.96W/W，是一種較好的節(jié)能運行模式。 最后，本文根據(jù)埋管換熱器地下傳熱機理，對鉆孔外和鉆孔內分別建立

4、了一維(徑向)線熱源瞬態(tài)模型和準三維穩(wěn)態(tài)模型。考慮到地源熱泵系統(tǒng)運行模式的不同，導致埋管換熱量隨時間發(fā)生變化，使用脈沖熱流理論，在連續(xù)運行模式下，將一系列連續(xù)的脈沖熱流轉化為一系列階躍熱流；在間歇運行模式下，將周期性脈沖熱流簡化為一個持續(xù)作用的平均熱流和一個脈沖熱流的和，并通過疊加原理計算分析變熱流所引起的溫度響應。然后引入準三維模型下鉆孔內熱阻，即可模擬出埋管換熱器的進出口水溫。與實測值對比后，平均絕對誤差和平均相對誤差很小，可見模擬