论文摘要
地源热泵作为一项高效节能、绿色环保的空调技术,在国外已经成为一种广泛采用的空调方式,而在国内正处于研究和应用推广阶段,有很大发展潜力。直接膨胀式土壤源热泵是土壤源热泵的一种特殊形式,是把制冷剂直接通入地下换热器中与周围介质进行换热。与常规土壤源热泵相比,在直接膨胀式土壤源热泵的地下换热器中,换热形式主要是相变换热,其换热系数比采用普通换热介质要大得多;制冷剂直接与土壤进行换热,减少换热环节,能量利用率得以提高。但该系统本身存在一些需要解决的问题,如在供热模式下压缩机回油和制冷模式下制冷剂回流问题,以及地下换热模型建立等问题。因此,作者在合作企业搭建了实验台,把地下换热器置放在水井中与周围介质进行直接换热,对直接膨胀式土壤源热泵进行了初步测试。本文在制冷和制热两种模式下,测试了地下换热器管壁面温度和井水温度分布情况,在分析测试数据的基础上,建立了适合该系统的地下换热模型,利用所建立的模型进行不同情况的模拟计算。制冷模式分别采用了连续性和间歇性运行进行测试,制热运行过程中,由于实验系统存在压缩机回油问题,只进行了间歇性运行测试。同时,针对制冷剂回流和压缩机回油的问题进行了测试,找出对其影响因素。利用实验测试的数据,对系统运行效率进行分析计算。针对地下换热器中相变换热的特点,选用圆柱形理论建立数学模型,利用ANSYS软件进行模拟计算,通过与实验数据进行对比,证实了所建立的模型能很好反映直接膨胀式系统地下换热的情况。然后把模型中换热介质水换成其它回填材料,模拟出直接膨胀式土壤源热泵地下换热器单孔温度影响半径以及影响因素,在系统在间歇运行中,采用运行时间和停机时间之比不同时地下埋管换热器对周围温度场的影响状况。通过与常规土壤源热泵进行对比,在外界条件相同情况下,得出直接膨胀式土壤源热泵系统单位孔深换热量比常规土壤源热泵系统单位孔深换热量大47%。最后采用圆柱形理论建立了直接膨胀式土壤源热泵多个倾斜埋管数学模型,利用ANSYS软件求解出多个倾斜埋管周围温度场分布情况,以及埋管间相互影响程度,分别在冬夏两季模拟计算了钻孔倾斜角的变化对地下换热量的影响。通过测试发现实验系统在制冷模式下制冷剂回流情况良好,但在供热模式下压缩机存在回油问题,在分析实验数据的基础上,证实了地下换热器进出口压力对压缩机回油产生重要的影响。并提出了解决压缩机回油问题的一些措施,供后续实验进一步检验。通过本次实验研究,掌握了直接膨胀式土壤源热泵系统基本原理和运行特点。解决了系统中存在的一些问题,为进一步研究打下了坚实基础。
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标签：直接膨胀式土壤源热泵论文; 制冷剂回流论文; 压缩机回油论文; 土壤温度场论文; 模型论文;