严寒地区深地埋管热泵运行状态土壤平均温度研究

发布时间：2020-04-25 00:06

【摘要】：随着生活水平的提高,人们更加注意建筑室内的热舒适性,大量能源消耗在建筑行业。利用可持续且无污染的能源替代常规冷热源,可以有效降低建筑在供暖和制冷方面消耗的能源,地热能就是其中一种。哈尔滨位于严寒地区,在哈尔滨地区使用地源热泵时,会因为冷热负荷不均衡现象造成地下土壤温度场温度降低,进而影响地源热泵的工作性能,造成供暖、制冷效果不佳或浪费更多能源。哈尔滨位于松嫩平原,属水热型地热能源丰富地区,本文将结合具体工程实例,通过增加地埋管换热器埋深,分析地源热泵系统运行对土壤平均温度产生的影响。实验部分中的热泵系统使用的地埋管换热器最深达1200m,在严寒地区比较少见。通过实验获得1200m深度土壤初始温度,并对600m和1200m埋深地埋管换热器取热量、放热量进行实验研究。实验测得哈尔滨松北区1200m深度处土壤初始温度为45℃;连续取热实验中,600m埋深地埋管换热器最大取热量72.07kW,1200m埋深最大取热量为161.49kW。地源热泵系统改善建筑室内热环境,主要是将室内多余热量或冷量转移到土壤温度场中。当建筑冷、热负荷发生改变时,热泵机组的工作性能也会随之改变,并通过地埋管换热器对地下土壤温度场造成影响。故利用DeST对项目中的办公建筑进行动态负荷计算,结合哈尔滨地区集中供暖周期,对建筑全年动态负荷模拟计算。根据计算结果,利用地源热泵系统对建筑供暖170天。建筑热负荷指标为30.21W/m~2,建筑冷负荷指标为15.03W/m~2。参照实验中的地源热泵系统,在TRNSYS中搭建仿真模型,模拟地源热泵系统的运行对土壤温度场影响。在对1200m埋深地埋管换热器进行研究时,由于温度梯度过大,故增加模拟组数以100m为间隔进行模拟。在模拟系统运行一年的结果中,随着地埋管换热器的埋深增加,土壤平均温度降低幅度减小;系统COP随着地埋管换热器深度的增加而增加。模拟十年运行中,随着深度增加,土壤平均温度降低幅度减小。埋深低于400m地埋管换热器周围土壤温度场平均温度降低超过9℃,严重影响地源热泵系统运行。
【图文】：

17 年冬季进行建筑内部室内装修。实验建筑立面效果图如图 2.1 所示。图 2.1 实验建筑外立面效果图2.1.2 实验地点气象条件哈尔滨市位于东经 125°42′，北纬 44°04′，，处于我国建筑热工气候分区的严寒地区。哈尔滨地区主要气候特点为四季分明年平均气温为 4.12℃，全年温度普遍较低。，气象参数等如图 2.2 所示。

1月20日2月9日3月1日3月21日4月10日4月30日5月20日6月9日6月29日7月19日8月8日8月28日9月17日10月7日10月27日11月16日12月6日140353025201510（a）哈尔滨日均干球温度1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12-25-20-15-10-50510152025emteratpre(℃u)月平均温度（b）哈尔滨月均干球温度
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU83

【参考文献】

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本文编号：2639543