某住宅小区土壤源热泵系统夏季运行特性的研究

论文摘要

土壤源热泵作为一种高效节能的可再生能源利用技术,在面临能源危机、降低建筑能耗和提倡环保的今天受到了国内外政府部门和相关研究人员的普遍关注,并在实际工程上得到广泛的应用。本文针对青岛某住宅小区的土壤源热泵系统夏季工况进行了连续77天的测试,并建立了该系统的仿真模型,根据测试数据和仿真结果分析了影响热泵系统性能的因素、土壤温度的变化情况及土壤源热泵系统的运行特性。首先,对青岛某小区土壤源热泵系统进行了夏季工况的测试,其中包括土壤平均原始温度的测试、变工况的测试和制冷工况结束后的土壤温度场恢复测试,并对测试结果进行分析,得出在不同工况下住宅建筑土壤源热泵系统的运行特性、系统能耗以及土壤温度场的恢复。其次,运用DeST软件,通过对实体建筑物的等比建模,按照青岛的气象数据、住宅的设备、人们作息特点设置负荷计算参数,模拟计算夏季2880小时的逐时冷负荷,并对典型日的逐时冷负荷进行分析,得出青岛夏季住宅建筑的负荷特点。本文以TRNSYS软件为平台建立了土壤源热泵系统模型,主要包括建筑负荷、热泵机组、地下换热器、水泵和控制模块等模型。并对各个模块进行分析,探讨了系统各组成部分间耦合关系对土壤源热泵系统运行特性的影响。最后,用该小区入住率为54.7%的实测数据验证了土壤源热泵系统仿真模型的正确性,仿真结果与测试值吻合度较高。考虑测试时小区入住率较低,不能全面反映热泵系统运行特性,本文对入住率为100%、90%、80%和70%的工况进行了仿真,并对仿真结果进行分析,得出了地埋管进出口水温、土壤平均温度、系统性能参数、地下埋管单位长度排热量的变化情况。通过对各个工况的结果进行对比分析,为土壤源热泵系统的设计和运行控制策略的制定提供了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 土壤源热泵国内外研究发展现状
• 1.2.1 国外研究发展现状
• 1.2.2 国内研究发展现状
• 1.3 课题的提出和意义
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第2章 住宅小区土壤源热泵系统运行测试
• 2.1 工程概况
• 2.2 土壤源热泵系统测试装置
• 2.3 测点布置
• 2.4 土壤源热泵系统测试方案
• 2.4.1 土壤源热泵系统运行方式
• 2.4.2 土壤源热泵系统测试内容
• 2.4.3 土壤源热泵系统运行测试工况
• 2.5 本章小结
• 第3章 住宅小区土壤源热泵系统运行测试结果与分析
• 3.1 土壤源热泵系统性能评价参数
• 3.1.1 热泵机组性能系数（COP）
• 3.1.2 土壤源热泵系统能效比（EER）
• 3.1.3 入住率
• 3.1.4 负荷率
• 3.2 土壤平均原始温度
• 3.3 土壤源热泵系统变工况下的性能分析
• 3.3.1 测试结果与分析
• 3.3.2 系统能耗分析
• 3.4 土壤温度场的恢复测试
• 3.5 本章小结
• 第4章 土壤源热泵系统模型和验证
• 4.1 负荷模型
• 4.1.1 DeST软件简介
• 4.1.2 建筑物物理模型
• 4.1.3 建筑冷负荷模拟
• 4.1.4 负荷模型计算公式
• 4.2 地下换热器模型
• 4.2.1 土壤原始温度的确定
• 4.2.2 影响土壤温度场的热物性
• 4.2.3 传热模型
• 4.3 热泵机组模型
• 4.4 水泵模型
• 4.5 控制模型
• 4.6 系统模型
• 4.7 模型验证
• 4.8 本章小结
• 第5章 土壤源热泵系统模型仿真与分析
• 5.1 仿真模型参数设置
• 5.2 入住率100%工况
• 5.2.1 系统冷负荷
• 5.2.2 土壤温度变化
• 5.2.3 系统性能
• 5.2.4 埋管单位长度排热量
• 5.3 仿真结果的对比分析
• 5.3.1 地埋管进出口水温
• 5.3.2 热泵机组COP和系统EER
• 5.3.3 土壤平均温度
• 5.3.4 地下埋管单位长度排热量
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢