閉式地表水源熱泵水下盤(pán)管換熱性能與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性.pdf

1、地表水源熱泵系統(tǒng)作為建筑節(jié)能領(lǐng)域的實(shí)用技術(shù)，環(huán)境效益顯著，投資運(yùn)行費(fèi)用低，在靠近江河、湖泊的空調(diào)采暖工程中受到關(guān)注。重慶地區(qū)地表水資源充沛，除長(zhǎng)江及若干支流外，還擁有眾多內(nèi)湖，因此發(fā)展地表水源熱泵技術(shù)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)合數(shù)值模擬，以重慶一住宅建筑空調(diào)系統(tǒng)為對(duì)象，研究閉式地表水源熱泵水下?lián)Q熱盤(pán)管的傳熱性能及其系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性。
　　首先，搭建了水下螺旋換熱盤(pán)管換熱性能實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)量了管內(nèi)流量和進(jìn)水溫度對(duì)換熱盤(pán)管換熱性能的

2、影響。實(shí)驗(yàn)研究了進(jìn)口流量分別為0.8、1.0、1.2 m3·h-1以及進(jìn)水溫度分別為16、17、18、19、20℃的15種工況下的螺旋盤(pán)管平均換熱量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)水溫度為20℃、換熱溫差為8℃、管內(nèi)流量為1.2m3·h-1時(shí)，單位管長(zhǎng)平均換熱量為49 W·m-1。隨著管內(nèi)流量增大，單位管長(zhǎng)換熱量增大但進(jìn)出口溫差減??；隨著進(jìn)口溫度提升，單位管長(zhǎng)換熱量與進(jìn)出口溫差都增大。
　　其次，建立了長(zhǎng)度100m的水下?lián)Q熱盤(pán)管數(shù)值模擬模型，

3、對(duì)水下?lián)Q熱盤(pán)管進(jìn)行分段換熱模擬研究。通過(guò)對(duì)沿程換熱量的分段分析可知，單根盤(pán)管隨長(zhǎng)度的延伸，越靠近出口端，每10m段的換熱量降低。不同管段換熱量隨管內(nèi)流量的增加而降低，其降低幅度減小。模擬結(jié)果說(shuō)明，在熱泵機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)用戶(hù)負(fù)荷波動(dòng)較小時(shí)，單根換熱盤(pán)管長(zhǎng)度可超過(guò)100m以增加盤(pán)管換熱量；而當(dāng)負(fù)荷長(zhǎng)期波動(dòng)較大時(shí)，單根盤(pán)管的長(zhǎng)度適當(dāng)減少，增加組數(shù)。同時(shí)對(duì)換熱溫差最大的區(qū)域進(jìn)行分析，結(jié)果表明在整個(gè)熱泵系統(tǒng)運(yùn)行中，換熱盤(pán)管周?chē)h(huán)境水域的溫升小于

4、1℃，故該地表水源熱泵系統(tǒng)不會(huì)對(duì)水環(huán)境造成熱污染。
　　最后，建立DeST建筑能耗模型，利用TRNSYS軟件構(gòu)建了水源熱泵系統(tǒng)。針對(duì)一住宅建筑，選定機(jī)組參數(shù)，配合額定制冷/制熱量，確定單根盤(pán)管長(zhǎng)度和盤(pán)管組數(shù)，并計(jì)算其源側(cè)最佳運(yùn)行流量。對(duì)熱泵機(jī)組做8760h動(dòng)態(tài)模擬，受水下盤(pán)管所在水域溫度變化的影響，水源熱泵機(jī)組 COP全年逐時(shí)變動(dòng)。模擬結(jié)果表明，采用一臺(tái)或兩臺(tái)機(jī)組的不同系統(tǒng)配置方案，制冷模式下COP均為6左右；制熱模式下COP在兩