CO2直膨式土壤源熱泵制冷工況性能模擬研究.pdf

1、直膨式土壤源熱泵的制冷工質(zhì)泄漏所造成的環(huán)境污染是影響其推廣使用的問題之一。天然工質(zhì)CO2以其優(yōu)良的環(huán)境友好特性引起人們重視，但是CO2用于直膨式土壤源熱泵中，其熱力循環(huán)性能以及提高其性能的改善措施是影響該技術(shù)應用的關鍵。本文將對制冷工況下的這一系統(tǒng)進行建模分析，并對提升系統(tǒng)性能所可以采取的措施進行分析。
　　首先，本文對CO2直膨式土壤源熱泵制冷工況下地埋管換熱器的傳熱過程進行分析，給出系統(tǒng)在制冷工況下的地埋管管長的計算方法。利用

2、能量平衡方法建立地埋管數(shù)學模型,通過分析發(fā)現(xiàn)作為CO2氣體冷卻器的地埋管存在一定程度的熱短路現(xiàn)象，在一定程度內(nèi)分別增大支管軸心距、土壤和回填材料導熱系數(shù)、制冷劑進液溫度和質(zhì)量流量，可以改善地埋管換熱器的換熱效果。
　　其次，對CO2直膨式土壤源熱泵的地埋管換熱器、壓縮機、節(jié)流閥和蒸發(fā)器分別建模，并建立系統(tǒng)模型。通過對系統(tǒng)模擬，得出系統(tǒng)的最優(yōu)高壓壓力為14.6MPa， COP的最大值為0.966；另一方面，冷凍水流量、冷凍水進水溫度

3、和蒸發(fā)器管長的增大，都會引起系統(tǒng)制冷量、壓縮機耗功和COP一定程度的上升；土壤初始溫度的升高對制冷工況下的系統(tǒng)會產(chǎn)生負面影響，制冷量和COP會出現(xiàn)下降，而壓縮機耗功會上升。
　　最后，采用四種措施提升原有系統(tǒng)的性能，并分別進行了分析研究。結(jié)果表明：在高壓側(cè)壓力較大時采用雙級壓縮COP的提升效果比較明顯，但制冷量的提升幅度不高，并且會引起最優(yōu)高壓壓力的升高，但可以有效降低系統(tǒng)的壓縮機耗功和壓縮機排氣溫度；采用回熱循環(huán)在高壓壓力較低時