基于巖土熱物性的土壤源熱泵適用性研究.pdf

1、隨著全球能源的日漸緊張、環(huán)境的日益惡化，加上暖通空調(diào)能源消耗長(zhǎng)期居高不下，土壤源熱泵以其較高的能效比、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)深受決策者青睞，國(guó)家層面也大力支持推廣該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。由于我國(guó)地域遼闊，各個(gè)地區(qū)的氣候條件、地質(zhì)條件、能源價(jià)格、電力資源等均有差異，加之土壤源熱泵初投資造價(jià)較高等諸多原因，導(dǎo)致該系統(tǒng)在不同地區(qū)的適用能力有很大不同。影響土壤源熱泵適用性的因素有多種，如何系統(tǒng)地、全面地、科學(xué)地對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)一直是決策者所期望的。為解決這一問(wèn)題，

2、本文通過(guò)綜合分析，擬采用“預(yù)評(píng)估”、“再評(píng)價(jià)”的分析策略研究土壤源熱泵適用性。
　　“預(yù)評(píng)估”是本文的重點(diǎn)，采用巖土熱物性這一基礎(chǔ)性指標(biāo)，就基于巖土熱物性對(duì)土壤源熱泵適用性進(jìn)行了分析，其中主要包括兩方面，一是巖土熱物性的測(cè)試；二是巖土溫度場(chǎng)的分析，結(jié)合兩方面得出的結(jié)論對(duì)土壤源熱泵適用性進(jìn)行預(yù)評(píng)估?！霸僭u(píng)價(jià)”階段，結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行效果、環(huán)境影響、節(jié)能經(jīng)濟(jì)性三方面來(lái)對(duì)以上進(jìn)行補(bǔ)充，從多個(gè)角度給決策者提供參考。
　　首先，“預(yù)評(píng)估”階

3、段，本文以鄭州市某一土壤源熱泵工程實(shí)例進(jìn)行測(cè)試分析，使用G-函數(shù)，結(jié)合單純形法最快下降算法，變換巖土導(dǎo)熱系數(shù)以及鉆孔內(nèi)熱阻參數(shù)，使理論計(jì)算出的平均流體溫度跟實(shí)驗(yàn)測(cè)得的平均流體溫度的方差和達(dá)到最小，進(jìn)而能快速得出巖土導(dǎo)熱系數(shù)。然后分析所在地巖性構(gòu)成，以及估算鉆探效率，求得每延米換熱孔的排熱量和換熱孔的熱影響區(qū)域。
　　其次，承接第一步，使用Matlab結(jié)合以上測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)地埋管換熱器地下巖土溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬分析，通過(guò)對(duì)比選擇了相對(duì)準(zhǔn)確的

4、鉆孔內(nèi)二維導(dǎo)熱模型和鉆孔外二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型，分別采用二維圖像仿真和三維圖像仿真直觀的模擬地下溫度場(chǎng)。并且通過(guò)程序求得單個(gè)排熱孔達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間、鉆孔附近溫度最大值位置以及熱影響范圍，為設(shè)計(jì)提供最佳鉆孔間距。模擬結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果基本符合，驗(yàn)證了所編寫(xiě)代碼的正確性，并且此代碼預(yù)留數(shù)據(jù)輸入接口，可為同類工程提供模擬接入。
　　最后，“再評(píng)價(jià)”階段，從運(yùn)行效果、環(huán)境影響、經(jīng)濟(jì)效益三個(gè)方面進(jìn)行分析。運(yùn)行效果方面：建立全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算和土壤

5、源熱泵能耗計(jì)算，得出地埋管出口溫度，只要不超過(guò)32℃，機(jī)組的效率依然比使用冷水機(jī)組的高，使用更有優(yōu)勢(shì)；環(huán)境影響方面：橫向?qū)Ρ绕渌问嚼錈嵩聪到y(tǒng)，計(jì)算各自的溫室氣體、粉塵以及污染氣體減排量，減排越多越好；經(jīng)濟(jì)性方面：采用增量投資回收期進(jìn)行橫向比較，投資回收期愈短，風(fēng)險(xiǎn)愈小，盈利愈多，越適宜采用。
　　總之，“預(yù)評(píng)估”是進(jìn)行土壤源熱泵項(xiàng)目實(shí)施的評(píng)價(jià)基礎(chǔ)條件，只有通過(guò)了“預(yù)評(píng)估”，才能有接下來(lái)的“再評(píng)價(jià)”，如果“預(yù)評(píng)估”內(nèi)的測(cè)試無(wú)法通過(guò)