土壤源热泵系统优化设计研究

发布时间：2019-10-14 09:17

【摘要】：本文首先对水—水热泵、循环水泵以及地下换热器分别建立数学模型，并利用Matlab编写了无级调节模块，，在Trnsys软件的仿真平台上搭建了土壤源热泵系统，使其可以模拟水—水热泵为变频情况下的系统。然后，利用DeST软件对一办公建筑进行负荷计算，选择土壤源热泵作为冷热源并进行系统的初始设计，通过仿真平台对系统在不同钻孔数量下的运行情况进行动态能耗模拟，得到系统的最优钻孔数量。利用Ansys软件建立钻孔模型对不同岩土类型、相同管内流体温度的情况进行模拟，通过得到的换热影响半径计算出不同岩土情况下的单孔换热率，进而得到了四种岩土情况下土壤源热泵系统的初始设计钻孔数量。最后，利用仿真平台模拟出四种情况下最为合理的钻孔数量并对其动态费用年值进行对比分析。通过分析结果来看，岩土导热系数越大，则动态费用年值越小。 本文利用模拟软件搭建了的可模拟变频情况的土壤源热泵系统仿真平台，对土壤源热泵系统的设计具有指导意义。以动态费用年值作为系统的经济性评价指标，对不同土质条件下的系统进行优化设计，为土壤源热泵系统的推广应用提供参考。
【图文】：

地热能是地球的自属能源，其中浅层地热能分布广泛且温度波动幅度较但由于浅层地热能的温度较低使其被直接利用的机率变小，因此通常利用热术将低品位的浅层地热能提高为被人类直接利用的高品位能源，即地源热泵冬季通过输入 1kW 的电能，热泵机组可吸收 2.5~3kW 的地能，为建筑物提~4kW 的热能；夏季通过输入 1kW 的电能，能为建筑物提供 3.5~4kW 的冷地源热泵的应用主要表现为地下水源热泵、地表水源热泵及土壤源热泵。2中国建筑业协会地源热泵工作委员会组成队伍对地源热泵工程信息进行统计出了不同形式地源热泵的使用比例，见图 1-1。从图中不难看出土壤源热泵地下水源热泵系统占很大的比例，而且近几年土壤源热泵系统的应用比例在升高。

图 2.1 单钻孔与多钻孔对应的温度响应因子当钻孔场对单步热脉冲的响应以 g 函数来表达，对任意热释放/吸取函数可由此确定。将热释放/吸取分解为一系列阶跃函数，并将每个阶跃函数加，分解过程如下图 2.2 所示。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU83

【参考文献】

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本文编号：2549189