夏热冬暖地区地埋管换热器传热性能及耦合系统的研究

发布时间：2020-07-14 00:04

【摘要】： 随着经济的发展以及人们环保意识的提高,走可持续能源发展的道路已成了全球性的重要发展战略。具有环保、节能等特点的地源热泵空调系统也愈来愈受到人们的重视。地源热泵空调系统是利用蕴藏于地下水、岩土、地表水中大量的低品位热能来实现对建筑空间空调目的的系统设备。目前土壤源热泵在寒冷地区的研究与工程应用十分踊跃,国家相应制定了很多设计与施工规范,但在冬暖夏热的南方地区(如广东、广西、海南以及东南亚地区)关于热泵技术的应用还处于理论论证与探索阶段,许多结论是定性的,缺乏实验数据的支撑,地源热泵技术是否适用于冬暖夏热地区,在该地区又如何合理地运用该项技术,是一个值得探讨的问题。基于此,本文对在广州大学城搭建的地埋管换热器换热性能实验台,进行了为期两年的各种实验研究,获得了大量的实验数据,通过对这些数据的分析,掌握了地埋管换热器的换热规律,这对开展南方地区地源热泵的研究很有意义。文中收集了实验所在地的水文地质情况,实验运用高精度的Agilent34970A数据采集仪对地源热泵在各种工况运行下地下不同深度处土壤温度、地埋管换热器进出口水温进行了测量,计算出了不同换热器的换热能力,并对三种换热器的换热能力进行了比较分析。具体如下: 1.测量了在自然状况下,不同深度处土壤温度,指出了土壤温度变化趋势; 2.研究了地源热泵在连续制冷与制热工况下,三种地埋管换热器换热性能的比较。实验连续最长时间为:68天连续制冷模式运行,16天连续制热模式运行。分别纪录了土壤温度、进出口水温随时间变化的规律,得出了换热器换热能力的大小; 3.选出相同时间区域,对三类不同气候类型的地区(严寒无夏、冬寒夏热和夏热冬暖)同种形式的地埋管换热器的换热能力进行了比较,分析了不同气候、土壤条件对土壤源热泵换热能力的影响; 4.研究了制热和制冷两种间歇工况下,土壤的温度响应规律。得到了系统在运行和停机时间段土壤释热/冷和恢复前后的温度变化曲线;比较了连续和间歇两种工况下换热器的换热能力,提出了可控间歇方法来强化地下传热的模式; 5.分析了“地源热泵—太阳能热水”和“地源热泵—冷却塔”混合系统的经济性。按照每个设备在系统中所承担不同的负荷比例,计算系统初投资与运行费用,通过比较不同的投资回收期来寻求系统优化配置方案。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TU833
【图文】：

示意图,示意图,双U,制冷剂

地下部分共设有3口井，钻孔直径为120m们n，井间距离为sm，分别埋入3Om长的单U形、双U形和套管换热器。回填土取当地的猫土。地上部分设有水箱、水泵、过滤器、热泵机组及转子流量计，如图2一1。肖肖嵘鹜丁拱竟物翔黝粗散蜘算嘴嘿哨赊喇翩喇宗喇翩单翰哺一帐帐 {{{{{{{{{{{{{年年卜卜卜 {{{水水水水蒙蒙箱箱箱箱罐罐 }}})岸瓣)丁带衅i衅抓翔纲黝黝静徽肖葡嗡哨嵘嚼;肖l篇刀羚令事事事，，， … ………亩...........画面目目双双双双双双双U管管单单U管管管厂厂 }}}}}}}}}}}}}}} /////////图2一l系统示意图FigZ· 1Systemsehematiedrawing系统在运行时有两个循环:制冷剂循环和水循环。在制热工况时，管道中的水首先经过地埋管换热器，水温升高，再到达集水器，最后经由水泵被输送到热泵机组，在蒸发器中将热量传给制冷剂变为低温水，回到分水器，完成水循环，蒸发器中的制冷剂在压缩机的作用下经过冷凝器将热量排放到室内，提高室内温度

热泵机组

2.1.2热泵机组本文中，热泵机组采用的是由中宇冷气科技发展有限公司生产的地源式水冷带独立冷源风机盘管机组，产品型号为LRFP一5001一DY，如图2一2。内部包含蒸发器、冷凝器、压缩机，节流装置，结构紧凑，系统通过换向阀来实现制冷制热模式的转换。机组制冷量为5.35kw，制热量为 4.74kw，制冷输入功率 1.202kw，制热输入功率 1.174kw，风量1104耐/h.，充注的制冷剂是R22，整个机组长1380Inln

双U,换热,井间距离,套管换热器

分a)双Ub)单Uc)套管图2-3垂直地埋管换热器剖面图FigZ一 3Seetiondrawingofheattransfer1号并为单创皿换热口姆并为功理换热拐姆并为容甘盛换热公图2一竖井平面图(单位:cm) Fig24IehnograPhyforborehole

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