土壤源熱泵系統(tǒng)的雙工況火用分析.pdf

1、近年來,能源危機和環(huán)境污染不斷加劇,土壤源熱泵技術(shù)因具有節(jié)能環(huán)保性而在建筑空調(diào)領(lǐng)域得到了越來越多的重視和應(yīng)用。土壤源熱泵技術(shù)發(fā)展前景十分廣闊,但其在實際應(yīng)用中還存在很多問題,往往達(dá)不到預(yù)期的節(jié)能效果,這一點也制約著土壤源熱泵技術(shù)在我國進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。
　　本文選取位于夏熱冬冷地區(qū)的上海作為代表,以某辦公建筑為例進(jìn)行了空調(diào)逐時負(fù)荷模擬,并結(jié)合上海的室外逐時溫度進(jìn)行了分布頻數(shù)分析,發(fā)現(xiàn)供暖制冷季90％以上的時間建筑都處于部分負(fù)荷狀態(tài)

2、。并根據(jù)建筑冷、熱負(fù)荷及土壤源熱泵選型原則,結(jié)合實際熱泵樣本所給出的基本數(shù)據(jù),為其匹配設(shè)計出一套風(fēng)冷冷機聯(lián)合供冷的土壤源熱泵系統(tǒng)。
　　然后,基于比能量分析更為合理的火用分析法,建立了土壤源熱泵的火用分析數(shù)學(xué)模型。利用熱泵制冷循環(huán)特性,給出了確定循環(huán)各主要狀態(tài)點的方法。將此方法與火用分析數(shù)學(xué)模型聯(lián)立,并利用MATLAB軟件與工質(zhì)熱物性計算軟件REFPROP實現(xiàn)土壤源熱泵系統(tǒng)火用分析模型的程序化。
　　接著,在設(shè)計工況下對服務(wù)

3、于該辦公建筑的土壤源熱泵及風(fēng)冷冷機的性能進(jìn)行了火用分析,結(jié)果表明:冬季設(shè)計工況土壤源熱泵的火用效率為21.87%,夏季工況為11.58%,而風(fēng)冷冷機的僅為8.64%。也就是說,土壤源熱泵冬季工況性能優(yōu)于夏季工況的性能,而土壤源熱泵的性能要優(yōu)于風(fēng)冷冷機。然后,分析了蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、建筑側(cè)空氣處理箱供回水溫度、地埋管側(cè)供回水溫度以及環(huán)境溫度取不同值時對土壤源熱泵系統(tǒng)性能的影響。結(jié)果表明,蒸發(fā)溫度越高,冷凝溫度越低,建筑側(cè)供水與房間的溫差

4、越小,地埋管進(jìn)水與土壤的溫差越小,環(huán)境狀態(tài)與系統(tǒng)的目的狀態(tài)相差越大,系統(tǒng)的火用效率越高。這些結(jié)論對設(shè)計過程中的設(shè)備選型有參考價值。
　　最后,對土壤源熱泵系統(tǒng)部分負(fù)荷工況下的性能進(jìn)行了火用分析,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中大部分部件的火用效率隨建筑負(fù)荷的降低而降低,而熱力學(xué)完善度卻有所升高。對比系統(tǒng)能效比和火用效率的變化情況,發(fā)現(xiàn)高負(fù)荷時系統(tǒng)能效比和火用效率均較高,而在低負(fù)荷時則系統(tǒng)能效比和火用效率均較低。因此,滿負(fù)荷或高負(fù)荷運行時系統(tǒng)對能量中可用