地源热泵系统运行能效与室内气流组织变化特性研究

发布时间：2017-05-05 07:07

  本文关键词：地源热泵系统运行能效与室内气流组织变化特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国城镇化进程的加快带动了建筑行业的飞速发展,导致建筑能耗占社会总能耗的比重在逐年上升。然而,空调能耗在建筑能耗中占有很大比例,成为当前建筑节能减排关注的重点领域。在我国的建筑建造和使用过程中,能源资源消耗高、利用效率低的问题比较突出。资源、能源和环境问题已成为城镇发展的重要制约因素。因此,我们必须认识到发展清洁、环保、可再生能源的重要性。国内外供暖、空调相关专业领域的学者对可再生能源中地源热泵技术做了大量的研究。其中地下埋管换热系统的研究居多,研究主要集中于建筑动态负荷、地埋管进出口温度、流量、孔间距、土壤类别、土壤初始温度、土壤热物性参数、钻孔回填料等因素对地埋管换热器的换热性能影响,研究方法主要通过实验对数值模拟结果的验证。对地源热泵系统运行后数据跟踪检测、能效分析和通过建模对末端空调系统是否能满足室内舒适度要求的研究较少。本文首先对安徽某超高层办公建筑所采用的垂直双U地埋管热泵系统的实验平台进行设计与搭建,对土壤热物性参数对地下埋管换热器的换热性能和地下温度场的变化影响进行了分析。通过热响应试验,得出岩土层的初始温度与当地全年平均温度相当,本工程岩土层初始温度为18.4℃,地温适宜。基于线热源理论,采用斜率法得出岩土综合导热系数为1.811W/(m·K),热容量为1.89×106 J/(m3·K)。通过计算,确定了地埋管总长度、钻孔数量、水泵及末端空调设备类型。其次对地源热泵系统冬季和夏季的相关运行数据进行采集,进行能效指标分析、运行效益分析。并对室内外温湿度、用户侧与地源侧供回水温度、水泵流量之间的影响关系进行分析得出:(1)冬季和夏季在地源热泵运行状态下室外温度对室内温、湿度影响较小。(2)同天用户侧的供回水温差变化较小,当供回水温度达到设计值后,随着持续负荷运行下,供回水温度均有下降趋势,下降幅度在2℃~3℃。(3)冬季和夏季用户侧供回水温差增大,水泵流量相对减小,反之则增大。(4)冬季和夏季的室外温度变化对用户侧供回水温差影响不大。(5)地源热泵运行后节能、经济、环境效益良好。最后采用PHOENICS2014版软件对办公室在风机盘管顶面送风和侧面送风两种形式下的室内气流组织进行模拟分析。并将室内1.2m高度处的风速模拟值与实测值进行对比、误差分析。给出不同通风形式下室内办公位置的适宜区域,从而提高办公人员工作环境的舒适性。
【关键词】：地源热泵 办公建筑 运行能效 气流组织 PHOENICS软件
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-16
• 第一章 绪论16-28
• 1.1 地源热泵简介16-19
• 1.1.1 地源热泵系统分类16-17
• 1.1.2 地源热泵系统的对比17-19
• 1.2 论文研究背景19-23
• 1.2.1 建筑节能的迫切性19-22
• 1.2.2 地源热泵应用情况22-23
• 1.3 地源热泵研究现状分析23-25
• 1.3.1 国外研究现状分析23-24
• 1.3.2 国内研究现状分析24-25
• 1.4 主要研究内容25-28
• 第二章 地源热泵系统实验平台的设计与搭建28-50
• 2.1 项目概述28
• 2.2 全年冷热负荷计算28-31
• 2.2.1 气象条件28-29
• 2.2.2 太阳辐射量29
• 2.2.3 冷热负荷计算29-31
• 2.3 热泵机组的选型31-32
• 2.4 土壤热物性参数32-34
• 2.5 竖直埋管换热器的换热理论34-38
• 2.5.1 解析解传热理论35-37
• 2.5.2 数值解传热理论37-38
• 2.6 埋管换热器的热阻38-39
• 2.7 土壤土壤热响应实验39-43
• 2.7.1 测试孔参数设定39-40
• 2.7.2 测试方法40
• 2.7.3 测试数据处理40-43
• 2.8 地埋管长度及钻孔数量43-46
• 2.8.1 地埋管长度计算43-45
• 2.8.2 钻孔数量的确定45-46
• 2.9 水泵的选型46-48
• 2.9.1 地埋管管段阻力计算46-47
• 2.9.2 水泵的选取47-48
• 2.10 末端系统选型48
• 2.11 本章小结48-50
• 第三章 地源热泵系统运行能效分析50-67
• 3.1 地源热泵系统性能指标50-54
• 3.1.1 室内温、湿度51-52
• 3.1.2 机组性能系数52-53
• 3.1.3 系统性能系数53-54
• 3.2 能效检测分析54-58
• 3.2.1 检测分析内容54
• 3.2.2 检测条件54-55
• 3.2.3 检测方法55-57
• 3.2.4 检测仪器及要求57-58
• 3.3 地源热泵系统能效分析58-63
• 3.3.1 室内外热湿环境58-61
• 3.3.2 系统能效分析61-62
• 3.3.3 机组能效分析62-63
• 3.4 地源热泵系统运行合理性分析63-65
• 3.4.1 用户侧供回水温差与流量分析63-64
• 3.4.2 用户侧与地源侧进出水温差分析64
• 3.4.3 室外温度对用户侧供回水温差的影响分析64-65
• 3.5 本章小结65-67
• 第四章 地源热泵系统运行效益分析67-73
• 4.1 节能效益分析67-70
• 4.2 经济效益分析70-71
• 4.3 环境效益分析71
• 4.4 本章小结71-73
• 第五章 办公室不同送风形式的室内风场分析73-89
• 5.1 模拟概述73-76
• 5.2 模拟软件介绍76
• 5.3 冬季室内气流组织76-81
• 5.4 夏季室内气流组织81-85
• 5.5 过渡季室内气流组织85-88
• 5.6 本章小结88-89
• 第六章 结论与建议89-92
• 6.1 结论89-91
• 6.2 建议91-92
• 参考文献92-96
• 致谢96-97
• 作者简介及读研期间主要科研成果97

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