典型氣候區(qū)辦公建筑復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)控制策略分析.pdf

1、現(xiàn)在，全世界范圍內(nèi)都非常關(guān)注能源、環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展問題，目前，我國仍然是以燃煤為主的發(fā)展中國家，這種不合理的能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)造成了能源的日益枯竭與環(huán)境的逐漸惡化。因此，尋求一種節(jié)能、環(huán)保，又能可持續(xù)發(fā)展的新能源以及將其應(yīng)用于暖通空調(diào)領(lǐng)域的新技術(shù)已成為我國科技工作者一項共同而艱巨的任務(wù)。地埋管地源熱泵系統(tǒng)因其節(jié)能性、環(huán)保性以及可持續(xù)發(fā)展性而成為值得推廣和發(fā)展的新能源和新技術(shù)的首選。我國地域遼闊，南北氣候相差較大，既有以夏季負(fù)荷為主的南方夏熱冬

2、冷地區(qū)，又有以冬季負(fù)荷為主的北方嚴(yán)寒地區(qū)，因此在地埋管地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用中出現(xiàn)了大地?zé)岵黄胶鈫栴}。針對這種情況，提出了復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)，可以緩解地埋管地源熱泵系統(tǒng)運行過程中的大地?zé)岵黄胶鈫栴}。因此，在我國目前的形勢與條件下，應(yīng)該大力加強(qiáng)復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)的研究與開發(fā)，以促進(jìn)其應(yīng)用與發(fā)展。
　　本文參考復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展形勢，綜合考慮其在工程設(shè)計及應(yīng)用中存在的各種問題，主要對兩個典型氣候區(qū)即以夏季負(fù)

3、荷為主的夏熱冬冷地區(qū)和以冬季負(fù)荷為主的嚴(yán)寒地區(qū)的辦公建筑所采用的冷卻塔復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)和鍋爐復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行探索和研究。
　　本文針對兩個典型氣候區(qū)的代表城市重慶市和哈爾濱市的氣候條件和辦公建筑的建筑類型，并從影響地埋管地源熱泵系統(tǒng)運行性能的三個建筑動態(tài)負(fù)荷特征參數(shù)：負(fù)荷總量的累積特性、負(fù)荷強(qiáng)度的變化特性和負(fù)荷的持續(xù)性出發(fā)，對典型氣候區(qū)辦公建筑的動態(tài)負(fù)荷特征進(jìn)行分析，得出其對地埋管地源熱泵系統(tǒng)的地下?lián)Q熱器的工作

4、性能不利，系統(tǒng)長期運行以后很有可能會引起大地?zé)岵黄胶獾膯栴}。
　　本文對復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，確定了其所采用的串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)的系統(tǒng)形式，并采用推薦方法對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備選型。分別建立了考慮機(jī)組啟停控制和動態(tài)EER的熱泵機(jī)組傳熱模型、三維管群地下?lián)Q熱器傳熱模型、板式換熱器傳熱模型、基于Merkel焓差法的冷卻塔傳熱模型以及鍋爐傳熱模型，并在 Fluent軟件中實現(xiàn)系統(tǒng)各部件傳熱模型耦合求解。在建立系統(tǒng)各部件能耗模型的基礎(chǔ)

5、上求得復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)運行能效比的數(shù)學(xué)模型。這些模型的建立，為復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)在不同控制策略下運行特性的模擬以及運行效果的分析奠定基礎(chǔ)。
　　本文提出從經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性、可靠性三方面來綜合評價大地?zé)崞胶獾姆椒?，分別以歷年初投資和運行費用累積值、系統(tǒng)運行能效比年平均值和地源側(cè)熱泵機(jī)組進(jìn)水溫度為指標(biāo)，并在分析復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)的運行特性并借鑒國內(nèi)外常用控制策略的基礎(chǔ)上，制定了復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)的控制策略。通過

6、大地?zé)崞胶庠u價方法，評價了典型氣候區(qū)辦公建筑地埋管地源熱泵系統(tǒng)的大地?zé)崞胶庑?，并比較了不同系統(tǒng)形式和不同控制策略下復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)的大地?zé)崞胶庑?，分析總結(jié)出以下結(jié)論：
　　典型氣候區(qū)辦公建筑采用地埋管地源熱泵系統(tǒng)時可能存在一定的大地?zé)岵黄胶鈫栴}，可以采用復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)來改善其大地?zé)崞胶狻?br>　　對于冷卻塔復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)，串聯(lián)系統(tǒng)溫差控制策略最優(yōu)。該控制策略具有較好的經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性和可靠性，系統(tǒng)長期運