基于變負荷的地源熱泵土壤溫度模擬研究.pdf

1、中國是全球能耗第二大的國家,其中建筑能耗以每年超過10％的速度增加,現(xiàn)在已經(jīng)占到我國社會總能耗的25—40％,其中以暖通空調系統(tǒng)能耗所占比重最高。地源熱泵系統(tǒng)是現(xiàn)階段性價比較高的空調方式,其中垂直埋管換熱器在大規(guī)模地源熱泵系統(tǒng)中應用最為廣泛。
　　 本文針對垂直埋管換熱器的傳熱特點,建立了地下埋管換熱器和土壤的非穩(wěn)態(tài)傳熱模型,并驗證了模型的正確性。利用Fluent模擬了土壤源熱泵系統(tǒng)連續(xù)運行、啟停比為1:1和啟停比為1:2模式下

2、換熱器周圍土壤溫度分布情況。模擬結果表明在與埋管徑向距離相同的情況下垂直方向土壤溫度變化范圍非常小。在水平方向上靠近地埋管換熱器區(qū)域的土壤溫度受熱干擾劇烈,水平半徑距離0.5m處熱干擾系數(shù)達到0.92,水平半徑距離2m處熱干擾系數(shù)為0.8。而在負荷季節(jié)結束之后由于土壤熱慣性的影響各處土壤溫度的恢復情況隨水平徑向距離的增加而出現(xiàn)滯后。水平半徑距離0.5m處土壤溫度在恢復期開始即開始下降,而水平半徑距離1.5、2m處土壤溫度在恢復期開始的前

3、25天溫度還出去緩慢上升狀態(tài),之后溫度才開始下降。熱慣性在距離鉆孔1.5～2m之間開始起明顯作用。在此基礎上探討了土壤熱作用范圍問題,擬合了熱作用半徑預測公式。同時探討了兩種間歇運行模式下地埋管換熱器的換熱性能。通過Energyplus軟件對天津一實際建筑的全年能耗進行了模擬,以此建筑負荷為基礎對管間距為4.5m、5m、5.5m和6m的情況進行了分析,結果表明管間距大于5.5m時,機組能夠在較高的效率下長期運行,因此推薦鉆孔最小間距以5