地源熱泵系統(tǒng)工程案例分析.pdf

1、隨著社會的不斷發(fā)展進步,人類對能源的需求越來越大,從而導(dǎo)致能源危機。地源熱泵系統(tǒng)是一項以節(jié)能和環(huán)保為特征的,有利于可持續(xù)發(fā)展的供熱和空調(diào)的先進技術(shù)。本文針對一棟醫(yī)院建筑采用地源熱泵與消防水池或與冷卻塔聯(lián)合運行的兩種混合式系統(tǒng),研究其運行特性及建筑節(jié)能的效果。通過地源熱泵與消防水池聯(lián)合運行和地源熱泵與冷卻塔聯(lián)合運行這兩種方案的對比,分別從技術(shù)經(jīng)濟性、系統(tǒng)設(shè)計能效比等方面分析了系統(tǒng)的節(jié)能效果,得出在本文的研究條件下,地源熱泵與冷卻塔聯(lián)合運行

2、的方案有較好的節(jié)能效果。本文通過對RC醫(yī)院地源熱泵系統(tǒng)工程實例的負荷特性分析,運用地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計方法,提出了地下埋管系統(tǒng)的分區(qū)調(diào)節(jié),滿足土壤恢復(fù)原始溫度的需要,保證土壤作為冷熱源的可持續(xù)利用。本文接著研究了土壤的溫度分布特性,從理論上分析了土壤的傳熱特征,推算出土壤原始溫度的溫度分布規(guī)律;按照無限大平壁的傳熱模型進行理論計算,在地面以下10米左右溫度基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)。在RC地區(qū),在夏季,相對與測試井0來說,地下溫度的變化范圍為[-1

3、.45％,1.2%];在冬季,地下溫度的變化范圍為[-0.92%,0%];沒有超出實測系統(tǒng)的誤差范圍。實測結(jié)果與理論一致:在10米以下的范圍內(nèi),溫度基本保持穩(wěn)定,夏季大約21.3℃,冬季大約18.5℃。在冬季半負荷情況下,通過對測試井3的測試,該地下?lián)Q熱器的進出水溫差平均為0.2～0.3℃;總流量為276m3/h的情況下,平均每個地下U形管單孔供熱能力平均值為5W/m,共計191.2kW;而水泵能耗就達30kW,能效很低。在冬季全負荷情

4、況下,通過對測試井3的測試,地下29m深度處,地下土壤平均溫度為18.10℃,比低負荷狀態(tài)下的地溫也要略低,主要是由于整個土壤受到建筑熱負荷的增加,而向土壤吸收熱量增大的緣故。地下?lián)Q熱器的總流量為228m3/h,進出水溫差平均為0.5℃;平均每個地下U形管單孔供熱能力平均值為7W/m,共計133.84kW;而水泵能耗30kW,能效仍然很低。在過渡季節(jié),空調(diào)基本不使用,對地下土壤是一個很好的恢復(fù)期,有利于土壤的可持續(xù)利用。在夏季運行狀態(tài)下

5、,當系統(tǒng)總流量達到454m3/h,進水溫度值平均溫度為31.45℃,出水溫度為28.94℃,總換熱量為1329.46kW,地下U形管換熱器換熱能力平均值達到67.65 W/m。本文然后通過建立了U形管換熱器的三維瞬態(tài)傳熱模型,分別模擬了U形單管和孔群在夏季制冷和冬季供熱兩種情況下,U形管換熱器進、出水的溫度變化,土壤的溫度變化,及U形管換熱器對土壤的作用深度和作用半徑的變化規(guī)律。有利于對地源熱泵系統(tǒng)的換熱特性進一步的研究,確定地源熱泵系

6、統(tǒng)孔群中管子的間距以及管子的埋深。對連接整個地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的消防水池也進行了數(shù)值模擬,分析了水池在冬季蓄熱、夏季蓄冷的過程中,消防水池中水體的溫度分布情況,提出了消防水池更好的分隔方案及優(yōu)化設(shè)計方案;同時通過測試驗證了水池的溫度分布。最后通過RC醫(yī)院地源熱泵系統(tǒng)工程實例對系統(tǒng)運行機制進行分析,系統(tǒng)在分區(qū)調(diào)節(jié)、間歇運行下具有較好的效果。分析系統(tǒng)出現(xiàn)的問題,提出更加合適的方案,把實際工程案例與《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》相結(jié)合,吸取經(jīng)驗教