严寒地区土壤源热泵系统热平衡问题分析

发布时间：2019-10-12 02:38

【摘要】：土壤源热泵系统作为一项可靠、高效、经济、环保的空调方式，近些年来引起暖通行业的广泛关注，也成为建筑节能领域的前沿课题之一。然而对于严寒地区，由于受气候条件的限制，土壤源热泵系统在运行过程中存在的“热失衡”现象，成为了制约其大规模应用的瓶颈问题。 为了研究解决严寒地区热泵系统热失衡问题的适用技术，本文探讨采用具有自主知识产权的“控制面积分区热补偿法”等相关技术问题。主要研究内容有： 1.对该工程地下土壤进行热物性试验，测定土壤的热物性参数； 2.使用DeST-c模拟软件对建筑物进行全年动态负荷的模拟； 3.使用Gambit软件对土壤换热器井群建立物理模型，运用Fluent软件逐时模拟换热器5年的运行工况； 4.对土壤换热器井群全年运行中的供暖工况、供冷工况以及两个过渡季节的模拟数据进行分析； 5.对土壤换热器井群长期运行5年的模拟数据进行分析； 6.模拟土壤换热器井群在无热补偿方式下5年的运行工况，与使用控制面积分区热补偿方式的模拟结果进行比对，验证该方法的可行性； 7.利用该工程土壤源热泵智能检测平台对系统供热工况下的土壤温度进行实测，将实测结果与模拟结果进行对比，验证模拟的准确性； 研究结果表明： 1.系统经过1年运行后土壤温度与土壤初始温度相比下降了0.15℃，基本保持了土壤温度的平衡。 2.系统运行5年后井群中心土壤温度与土壤初始温度相比下降了0.41℃，土壤温度场得到平衡； 3.系统在无热补偿即只运行供暖工况其他时间自然恢复的方式下，运行5年后土壤温度与初始温度相比降低了4.74℃，井群中心位置形成“冷坑”，，土壤温度难以恢复，导致热泵系统无法继续正常运行，与热补偿方式运行下模拟结果相比验证了控制面积热补偿方法的可行性； 4.通过土壤源热泵监测平台对该工程供暖工况下土壤温度变化的实测，从实测数据监测孔2#、4#土壤温度差与模拟值土壤温度差对比曲线可以看出曲线拟合度很高，走向基本一致，从对比数据来看模拟值土壤温度差与监测值土壤温度差基本一致，监测值土壤温度差降幅为2-3℃，与模拟结果的1.05-3.15℃相吻合，证明模拟结果是准确的。 由此可见，“控制面积分区热补偿法”能有效解决严寒地区土壤源热泵系统热失衡现象，应该进一步推广利用。
【图文】：

动态负荷模拟系统冬夏向土壤的取排热量的大小受建筑冷热负荷的21]。如果系统冬季取热量过大，而在夏季得不到补偿，统效率降低，系统无法正常运行，甚至失效，因此在进度场的研究中，对建筑物冷热负荷的模拟是很有必要华大学的 DeST-c 软件进行全年能耗模拟，计算全年能值等参数。根据模拟结果来对比分析不同工况下的能筑图纸在 DeST-c 软件中建立该办公楼的建筑模型。建如图 2-2。

49-92m：微风化的泥岩、砂砾岩，地层坚硬 、钻进土壤热响应测试土壤源热泵中，地埋管换热器系统的换热能力主要取性能参数，而这些热物性参数需要通过实验测试出来性质原位测试仪进行储热和取热两种工况的测试，测用测试所得数据和计算软件进行计算分析，得出换热热传导系数、每延米热交换井的换热量等数据。这些计算提供了准确的设计参数；同时也为土壤源热泵系供了准确的数据[22]。测试原理用流量、温度等传感器测量管路中不同位置循环流体传输到测试仪的采集和控制系统中，然后利用传热模数和钻孔热阻等[23]。地层热物理性质原位测试仪见图
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU83

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1 法智彤;褚晓丽;;浅谈土壤源热泵系统的发展及其应用[J];山西建筑;2010年08期

2 张玲;黄奕l

本文编号：2547839