土壤源熱泵空調(diào)復(fù)合熱水系統(tǒng)的模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、土壤源熱泵是一種節(jié)能環(huán)保的技術(shù)，它通過埋設(shè)在地下巖土中的管路作為換熱器，將巖土作為熱源或熱匯，可以提高熱泵機(jī)組的性能，一般來說其性能系數(shù)可達(dá)4.0，也即可以節(jié)省75％的能量。當(dāng)把土壤源熱泵作為冷暖空調(diào)使用時(shí)，夏天將熱量排入巖土中去，而到了冬天將熱量取出。在設(shè)計(jì)土壤埋管換熱器的時(shí)候需要確保排入和取出熱量大致相等，否則土壤源熱泵將不能長期穩(wěn)定運(yùn)行。在夏熱冬暖地區(qū)土壤源熱泵的排熱量遠(yuǎn)大于取熱量。因此設(shè)立土壤源熱泵熱水裝置將多余的熱量制成熱水，

2、在給用戶提供生活熱水的同時(shí)還解決了土壤源熱泵的熱平衡問題。研究過程中主要作了下面幾項(xiàng)工作： (1)選擇一幢旅館建筑物作為案例，詳細(xì)分析了土壤源熱泵制熱水解決熱平衡問題的可行性和經(jīng)濟(jì)性。可行性分析結(jié)果顯示，在夏熱冬暖地區(qū)將熱水功能與土壤源熱泵冷暖空調(diào)相結(jié)合可以較好地解決埋地?fù)Q熱器的熱平衡問題。經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)果表明土壤源熱泵熱水器是最節(jié)能、最經(jīng)濟(jì)的一種熱水器。另外還提出了幾種將熱水功能與土壤源熱泵空調(diào)結(jié)合的形式。 (2)對土壤

3、源熱泵熱水裝置進(jìn)行了模擬分析。建立了熱泵機(jī)組內(nèi)各個部件的數(shù)學(xué)模型，建立了埋地?fù)Q熱器的數(shù)學(xué)物理模型。編制了計(jì)算機(jī)程序，模擬系統(tǒng)運(yùn)行情況。將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，一方面可以檢驗(yàn)所建立數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性，另一方面，可以方便地改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，分析其對土壤源熱泵熱水裝置性能的影響。 (3)為了研究土壤源熱泵熱水裝置的性能，獲得實(shí)際的性能數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)了一種地源熱泵熱水裝置作為實(shí)驗(yàn)臺。該實(shí)驗(yàn)臺由地埋管換熱器以及熱泵熱水機(jī)組構(gòu)成。不但可以對水箱

4、內(nèi)的水循環(huán)加熱，還可以在穩(wěn)定工況下制熱水。實(shí)驗(yàn)臺測量系統(tǒng)可以測量關(guān)鍵的參數(shù)值，通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，可以得出熱水流量、熱水溫度、地埋管換熱器進(jìn)出口水的溫度、水流量、制冷劑在各處的溫度壓力等各個參數(shù)之間的聯(lián)系。最終獲得機(jī)組在各種情況下的性能。 (4)巖土熱物性參數(shù)是進(jìn)行土壤源熱泵地埋管換熱器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，利用該實(shí)驗(yàn)臺測量了巖土熱物性參數(shù)。依據(jù)線熱源理論對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)測得巖土導(dǎo)熱系數(shù)為3.2W/(m K)，回填材料的導(dǎo)熱