重慶地區(qū)混合地源熱泵系統(tǒng)不同設(shè)計方案及運(yùn)行性能預(yù)測.pdf

1、地源熱泵系統(tǒng)是以地下巖土層作為冷熱源的高效、節(jié)能、環(huán)保的新型工程系統(tǒng)，能同時滿足建筑物的供熱、供冷需求。重慶地處夏熱冬冷地區(qū)，冷熱負(fù)荷并不平衡，應(yīng)用地源熱泵技術(shù)時存在一定的制約因素。本文建立了常規(guī)以及混合地源熱泵系統(tǒng)模型，研究了地源熱泵系統(tǒng)在重慶地區(qū)的長期運(yùn)行性能。
　　巖土熱物性是地源熱泵系統(tǒng)中地埋管換熱器設(shè)計的重要參數(shù)，本文首先對重慶范圍內(nèi)的不同地區(qū)進(jìn)行了巖土熱物性的現(xiàn)場測試工作，得到了重慶地區(qū)巖土初始溫度和導(dǎo)熱系數(shù)的分布范圍

2、。不同地區(qū)巖土初始溫度的范圍為19.10℃~20.10℃，導(dǎo)熱系數(shù)的范圍為2.49~2.77W/(m·K)。
　　以測試得到的巖土熱物性參數(shù)為基礎(chǔ)，建立了應(yīng)用于一棟小型辦公建筑的地源熱泵系統(tǒng)模型，進(jìn)行了為期20年的運(yùn)行性能模擬。結(jié)果表明，由于全年冷熱負(fù)荷的不平衡，地源熱泵埋管區(qū)域地下溫度逐年上升，地源熱泵系統(tǒng)的全年運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性逐年下降。
　　引入冷卻塔作為輔助散熱設(shè)備，組成混合地源熱泵系統(tǒng)，分析了不同輔助冷卻比例時的系統(tǒng)性能變

3、化。輔助冷卻比例越大，機(jī)組運(yùn)行性能越好，但輔助設(shè)備的功耗量越大，反而造成系統(tǒng)運(yùn)行性能惡化。按設(shè)計方案1（冷卻塔和地埋管換熱器均按機(jī)組的部分排熱量設(shè)計）時，不同輔助冷卻比例時的系統(tǒng)總功耗量關(guān)系為50％輔助冷卻<30%輔助冷卻<70%輔助冷卻<10%輔助冷卻<常規(guī)系統(tǒng)；按照設(shè)計方案2（冷卻塔按機(jī)組部分排熱量設(shè)計，地埋管換熱器按機(jī)組最大排熱量設(shè)計），不同輔助冷卻比例時的系統(tǒng)總功耗量關(guān)系為30%輔助冷卻<50%輔助冷卻<70%輔助冷卻<10%輔

4、助冷卻<常規(guī)系統(tǒng)<90%輔助冷卻，因此推薦冷卻塔的額定容量不宜超過機(jī)組最大排熱量的50%。
　　最后，論文針對不同系統(tǒng)設(shè)計方案采用相應(yīng)的運(yùn)行控制策略，分析了混合地源熱泵系統(tǒng)性能的變化。設(shè)計方案1時，負(fù)荷率控制策略并不總是對系統(tǒng)運(yùn)行有利。而對于設(shè)計方案2，可通過水溫控制策略對系統(tǒng)運(yùn)行性能的優(yōu)化作用來彌補(bǔ)初期設(shè)計的不足。
　　本文得到的重慶主城區(qū)巖土熱物性的測試結(jié)果可作為地源熱泵系統(tǒng)中地埋管換熱器的設(shè)計參考；有關(guān)地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行