嚴(yán)寒地區(qū)太陽(yáng)能-土壤源熱泵運(yùn)行特性研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人類對(duì)能源的需求越來(lái)越迫切，能源的短缺問(wèn)題日益突顯。新能源的開發(fā)和利用在全球范圍內(nèi)引起重視。近年來(lái)，太陽(yáng)能和地?zé)崮茏鳛榍鍧嵉目稍偕茉吹玫搅藨?yīng)用推廣。對(duì)于太陽(yáng)能利用，因受氣候的影響，以及有時(shí)熱媒溫度低、溫度不穩(wěn)定，而使其在供暖與供冷的有效應(yīng)用受到限制;對(duì)于地源熱能在嚴(yán)寒地區(qū)的利用，存在著土壤冷堆積導(dǎo)致長(zhǎng)期運(yùn)行土壤溫度逐年下降的問(wèn)題。如何將兩者相結(jié)合實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能—地源熱泵的有效利用，是本課題的任務(wù)。
　　本文針對(duì)嚴(yán)

2、寒地區(qū)應(yīng)用土壤源熱泵系統(tǒng)存在冷熱負(fù)荷不平衡的問(wèn)題，提出了采用太陽(yáng)能集熱器進(jìn)行補(bǔ)熱的方案。為了節(jié)約成本并有效地利用太陽(yáng)能，提出了采用太陽(yáng)能全年補(bǔ)熱的方案。主要工作如下：
　　(1)根據(jù)嚴(yán)寒地區(qū)某辦公樓建筑項(xiàng)目前期的熱響應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別用理論計(jì)算以及軟件模擬兩種方法得出土壤的熱物性參數(shù)，為下文的工程模擬做好準(zhǔn)備；
　　(2)對(duì)太陽(yáng)能—土壤源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)選型，利用DeST軟件模擬逐時(shí)負(fù)荷，以此為依據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)各個(gè)部件的選型；

3、r>　　(3)在TRNSYS軟件平臺(tái)上分別搭建了土壤源熱泵系統(tǒng)以及太陽(yáng)能—土壤源熱泵系統(tǒng)兩個(gè)模型，并進(jìn)行系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的模擬，分析土壤溫度場(chǎng)變化，進(jìn)出口水溫的變化以及系統(tǒng)總耗功。
　　(4)對(duì)比分析三種不同的供熱與供冷系統(tǒng)，從經(jīng)濟(jì)性、能量的數(shù)量以及能量的質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，得出三種不同系統(tǒng)的年度化成本、能成本及(火用)成本。
　　研究可發(fā)現(xiàn):
　　(1)長(zhǎng)春地區(qū)的土壤原始溫度為8.38℃，土壤制熱工況的導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散率分別為

4、1.883W/(m·K)、7.608×10-7m2/s;制冷工況的導(dǎo)熱系數(shù)與熱擴(kuò)散系數(shù)分別為1.758 W/(m·K)、9.203×10-7m2/s;
　　(2)采用TRNSYS模擬驗(yàn)證計(jì)算出的地埋管數(shù)量與土壤熱物性;
　　(3)太陽(yáng)能全年補(bǔ)熱，在夏季時(shí)，采用部分地埋管與太陽(yáng)能系統(tǒng)聯(lián)合形成補(bǔ)熱系統(tǒng)，其它部分熱井與熱泵聯(lián)合進(jìn)行夏季制冷，能夠減少集熱器面積，降低初投資;
　　(4)比較土壤源熱泵和太陽(yáng)能—土壤源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期