复合地源热泵系统热平衡及运行策略的研究

发布时间：2021-10-30 17:29

　　随着日趋严峻的能源和环境问题,可再生能源的建筑利用受到了高度的重视,利用可再生能源的地源热泵技术得到了广泛的应用。由于实际中通常由于建筑冷热负荷的不平衡导致地埋管换热器同周围岩土的取放热量不平衡,系统长期运行后会出现热平衡问题,对系统运行带来不利影响,因此搭配有辅助散热或吸热装置的复合地源热泵系统近年来发展迅速。本文以搭配冷却塔的复合地源热泵系统为研究对象,针对南京地区研究了热平衡影响因素、不同运行策略下系统多年运行的热平衡状况和运行性能,确定了各策略的最佳控制点并给出了推荐运行策略,可为工程设计和运行管理提供参考。本文依据南京地区气候特征,确定了空调制冷期和制热期,并利用DeST软件模拟了某实际建筑全年动态负荷,分析了建筑负荷特点,给出冷热负荷比约为1.53：1,全年累计冷热负荷比约为2.0：1,冷负荷占主导。依此确定了复合地源热泵系统形式,对地埋管换热器、热泵机组和辅助冷却塔等主要设备进行选型设计利用瞬时系统模拟程序TRNSYS软件建立了常规地源热泵系统模型并进行了总时长为5年的模拟,重点研究了地埋管换热器钻孔间距、钻孔深度和回填材料对热平衡问题的影响规律。结果表明增大间距对热平衡... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 地埋管换热器的研究
        1.2.2 岩土热物性测试方法的研究
        1.2.3 热平衡和复合地源热泵系统的研究
    1.3 课题研究的主要内容
2 南京地区气候特征及建筑负荷分析
    2.1 南京地区气候特征
    2.2 DeST软件简介
    2.3 建筑负荷分析
    2.4 本章小结
3 复合地源热泵系统形式及设备选型设计
    3.1 复合地源热泵系统形式和特点
        3.1.1 复合地源热泵系统形式
        3.1.2 不同系统形式的特点
    3.2 地埋管换热器设计
        3.2.1 地埋管换热器形式
        3.2.2 岩土热物性的测定
        3.2.3 地埋管换热器长度计算方法
    3.3 热泵机组选型设计
    3.4 辅助冷却塔选型设计方法
        3.4.1 ASHRAE推荐的设计方法
        3.4.2 Kavanaugh和Rafferty于1997年提出的设计方法
        3.4.3 Kavanaugh于1998年改进的设计方法
    3.5 本章小结
4 地源热泵系统热平衡问题的模拟研究
    4.1 TRNSYS软件介绍
    4.2 主要模块的TRNSYS数学模型
        4.2.1 地埋管换热器模块数学模型
        4.2.2 热泵机组模块数学模型
    4.3 系统模型
    4.4 热平衡问题影响因素和参数设置
        4.4.1 热平衡问题影响因素
        4.4.2 相关参数设置
    4.5 模拟结果与分析
        4.5.1 改变钻孔间距的结果与分析
        4.5.2 改变钻孔深度的结果与分析
        4.5.3 改变回填材料的结果与分析
    4.6 本章小结
5 复合地源热泵系统运行策略的模拟研究
    5.1 闭式冷却塔模块数学模型
    5.2 复合地源热泵系统运行策略
        5.2.1 已有的运行策略
        5.2.2 本文提出的运行策略
    5.3 系统模型和参数设置
        5.3.1 系统模型
        5.3.2 相关参数设置
    5.4 模拟结果与分析
        5.4.1 策略1a的结果与分析
        5.4.2 策略1b的结果与分析
        5.4.3 策略2的结果与分析
        5.4.4 策略3的结果与分析
        5.4.5 最佳控制点下各策略比较
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数据拟合的螺杆热泵机组变工况模型[J]. 黄光勤,卢军,王亮,陈鹏.  暖通空调. 2013(07)
[2]科技部发布《中国地热能利用技术及应用》[J].   建设科技. 2012(13)
[3]可再生能源建筑应用技术及其发展前景[J]. 张英魁,张正梅.  现代城市研究. 2010(02)
[4]并、串联连接混合式地源热泵比较[J]. 郝先栋,罗寿平,王从永.  制冷与空调(四川). 2009(02)
[5]我国建筑节能的发展思考[J]. 马宏权,龙惟定,朱东凌.  建筑热能通风空调. 2009(02)
[6]地源热泵热平衡问题的研究及工程应用[J]. 姚灵锋,蔡龙俊.  节能技术. 2009(02)
[7]地埋管地源热泵系统的热平衡[J]. 马宏权,龙惟定.  暖通空调. 2009(01)
[8]地源热泵的应用进展[J]. 马宏权,龙惟定,朱东凌.  建筑热能通风空调. 2008(06)
[9]土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统全年连续运行特性分析[J]. 范蕊,马最良.  暖通空调. 2008(10)
[10]混合式地源热泵系统的运行控制策略研究[J]. 王华军,赵军.  暖通空调. 2007(09)

博士论文
[1]地热换热器的传热问题研究及其工程应用[D]. 刁乃仁.清华大学 2005

硕士论文
[1]地源热泵系统在南京地区的应用研究[D]. 刘清.南京理工大学 2013
[2]间歇运行工况下的土壤源热泵的运行性能研究[D]. 黄伙军.南京理工大学 2009
[3]混合式地源热泵系统不同控制策略的分析与比较[D]. 谢鹂.华中科技大学 2008
[4]土壤源热泵型U埋管换热器传热研究[D]. 闫晓娜.南京理工大学 2006
[5]地源热泵U型埋管换热器传热性能与实验研究[D]. 余乐渊.天津大学 2004



本文编号：3467129