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特定约束条件下的地埋管地源热泵系统优化研究

发布时间:2018-09-07 20:25
【摘要】:作为一项节能、环保的新型能源技术,地源热泵已经在暖通空调和建筑节能领域得到了广泛的应用。地源热泵系统的设计参数众多,不同设计参数之间的优化匹配是确保此类系统高效运行的关键。本文选取地埋管地源热泵系统作为研究对象,重点讨论了与钻孔总数、钻孔深度、钻孔间距以及埋管内平均流速有关的系统优化问题。 本文考虑了与地埋管换热器的循环液总流量、循环液温度极限值以及可用土地面积有关的三个约束条件,在此基础上分析了不同设计参数之间的内在联系,将四个设计参数的优化匹配问题简化为一个以钻孔总数为决策变量的单参数优化问题,并使用动态模拟的方法进行了案例分析。 本文以沈阳地区的办公建筑为例,借助DeST软件对其动态负荷特性进行了模拟分析,使用TRNSYS软件建立了相应的地源热泵系统仿真模型,选取费用年值作为目标函数,,通过动态的经济性分析,研究了特定约束条件下的系统优化问题,分析了设计参数的匹配方式对系统运行特性的影响,讨论了不利工况下的系统可靠性问题。模拟结果表明,在本文的约束条件下,钻孔总数的取值会同时影响系统的初投资和运行费用,选取钻孔总数时必须考虑初投资与运行费用之间的关系;通过有限组的可行性方案对比,可以找到四个设计参数的最优匹配方式,使得系统的费用年值最低。本文提出的优化方法可供工程设计人员参考。
[Abstract]:As a new energy-saving and environmental-friendly technology, ground-source heat pump has been widely used in HVAC and building energy-saving fields. The design parameters of ground-source heat pump system are numerous, and the optimal matching of different design parameters is the key to ensure the efficient operation of such systems. The system optimization problems related to the total number of boreholes, the depth of boreholes, the distance between boreholes and the average velocity of flow in the buried pipe are discussed.
In this paper, three constraints related to the total flow rate of circulating liquid, the limit value of circulating liquid temperature and the available land area of underground tube heat exchanger are considered. On this basis, the internal relations among different design parameters are analyzed, and the optimization matching problem of four design parameters is simplified to a single parameter with the total number of boreholes as the decision variable. The optimization problem is analyzed by dynamic simulation.
Taking office buildings in Shenyang as an example, this paper simulates and analyzes their dynamic load characteristics with the help of DeST software, establishes the corresponding ground source heat pump system simulation model with TRNSYS software, selects the annual cost value as the objective function, and studies the system optimization problem under specific constraints through dynamic economic analysis. The simulation results show that the initial investment and operation cost of the system are affected by the total number of boreholes under the constraints of this paper. The relationship between initial investment and operation cost must be considered when selecting the total number of boreholes. By comparing the feasibility schemes of finite groups, the optimal matching method of four design parameters can be found, which makes the annual cost of the system the lowest.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU83

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本文编号:2229327

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