温室用地源热泵系统运行策略研究

发布时间：2020-07-19 15:52

【摘要】：近年来,温室的建设规模逐年增加,温室能耗问题受到广泛关注。本文从温室节能角度出发,利用温室采光部分收集自然光热资源的特性,借助土壤蓄、取热能力,建立了温室用地源热泵系统,夏季将温室内多余的热量收集并储存于地下土壤,冬季从地下土壤中提取热量,实现温室热量的季节性平衡利用,减少温室能源消耗,响应节能环保号召。首先通过一年内土壤温度及室内温度的实测数据分析得出,温室夏季室温高,土壤温度出现热失衡现象,为改善系统使用效果,着重从土壤热量蓄取平衡角度进行研究;其次建立温室模型,模拟出温室的全年动态负荷特性,发现温室的全年累计冷热负荷比为1.56,具备热量转移利用的可能性;然后利用TRNSYS软件建立地源热泵系统模型,对不同年累计冷热负荷比下的系统运行效果研究发现,当年累计冷热负荷比在0.9~1.1时,土壤温度相对稳定,热泵源侧进水温度能满足规范要求,热泵可在寿命期内高效保质运行;最后,分析年累计冷热负荷比与项目地的地温恢复特性,提出两种运行调节方案,方案一(设置系统在11:00~19:00间运行)与方案二(设置系统在8:00~12:00与15:00~24:00间运行)均能有效改善系统蓄热季热堆积问题,减小土壤热失衡幅度,维持寿命期内系统的运行效果,且方案一相较于方案二的运行效果更好。本课题主要是对北京市某温室用地源热泵系统的运行效果进行监测以及模拟,从土壤热量稳定及系统长期保质运行角度进行研究,既可以利用模拟方法为实际工程提出合理的改善运行方案,又可以丰富现有地源热泵系统的研究工作。另外本文中将地源热泵系统应用于农业工程,主要使用地热能、太阳能及少量电能,多为清洁能源,可减少污染物排放,有助于节能环保。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU83
【图文】：

示意图,温室,示意图

地源热泵系统在温室应用过程中应是一项节能高效的供能手段，但在实际应用过程中发现系统运行存在一定的问题。本章主要对现有工程进行简单介绍，并分析实际工程运行效果，找到问题出现的根本原因。2.1 工程背景温室作为一种常见的农业建筑设施，在对自然光热资源的利用方面具有得天独厚的优势。受温室效应影响，温室的采光部分（如塑料薄膜、采光玻璃等）具有集热保温的特性，能够收集太阳辐射并转化为温室热量，提高设施内部环境温度[4]因此，温室可看作是一个很好的太阳能集热装置。考虑到北京属于夏热冬冷地区，太阳能资源较为丰富，土壤热容系数较高，蓄热条件良好等客观环境优势[39]。为合理利用温室的环境调控特点，选择在北京市郊某日光温室内进行地源热泵系统的建设。其系统建设示意图如图 2-1 所示。

图纸,温室,保温结构

移至冬季采暖使用，有助于温室类农业建筑设施全年产出太阳能的季节性平用。使用最普通廉价的土壤作为蓄热材料，蓄存免费的太阳能用于供暖热源。新点的实现有助于降低农业设施的供热费用，同时减少大气污染，改善环境，环保。.2 工程概况.2.1 温室简介该项目所用温室为北京市某园区内日光温室，温室长为 42m，宽为 12m，高.5m，方位角为 8°，该温室北侧围护后墙为 600mm 厚带有保温结构的砖墙，东山墙均为 280mm 厚带有保温结构的混凝土实墙，覆盖材料为双层聚乙烯塑料。温室结构图纸与项目建成温室图片分别见图 2-2、图 2-3。温室为新建温室乙烯塑料薄膜表面灰尘、破损等较少，薄膜的透光性较好，透光系数为 0.85。建造严格按照《北京市日光温室建造规范》[40]。

系统流程,测点布置,蔬果,温室

第 2 章工程介绍图 2-3 项目建成温室图Fig. 2-3 Greenhouse pictures for the project主要用于种植常见蔬果及花卉等植物，温室的温度一般维持会对植物造成损伤。由于各种蔬果的生长温度要求不尽相同温度设置尽可能的贴近于植物最佳生长温度，因此该温室设0℃[42]。图及设备参数

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