辦公建筑中冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行策略研究.pdf

1、辦公辦公建筑中建筑中冷卻塔復(fù)合式地源熱泵冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)的系統(tǒng)的運(yùn)行運(yùn)行策略研究策略研究StudyonOperationStrategyofCompositeGSHPSystemwithCoolingTowerinOfficeBuilding學(xué)科專業(yè)：供熱、供燃?xì)?、通風(fēng)及空調(diào)工程研究生：薛懷坤指導(dǎo)教師：由世俊天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院二零一四年十二月摘要地源熱泵系統(tǒng)利用土壤作為冷熱源，通過地下封閉環(huán)路中換熱介質(zhì)的循環(huán)流動，與土壤

2、進(jìn)行熱量交換，與普通空調(diào)系統(tǒng)冷熱源相比具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)。但在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)?shù)卦礋岜孟到y(tǒng)向土壤的放熱量遠(yuǎn)大于吸熱量時(shí)，就會出現(xiàn)熱量在土壤中堆積的現(xiàn)象，影響地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的性能，因此工程上常引入冷卻塔進(jìn)行輔助散熱。冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)可有效的改善傳統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行性能，解決了土壤的熱積聚問題。本文針對當(dāng)前冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)在辦公建筑應(yīng)用中運(yùn)行效率低的問題，對系統(tǒng)中熱泵機(jī)組（制冷機(jī)組）、冷卻塔及地埋管換熱器三個(gè)主要部件的

3、運(yùn)行特性進(jìn)行了分析，建立了采用集總參數(shù)法的傳熱數(shù)學(xué)模型。同時(shí)，為了模擬冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)對土壤溫度的影響和系統(tǒng)能耗，利用VB6.0進(jìn)行了編程，開發(fā)可以計(jì)算土壤溫度變化和系統(tǒng)能耗的計(jì)算程序。本程序相比于現(xiàn)存商業(yè)軟件，計(jì)算方法簡明，計(jì)算結(jié)果能夠滿足工程需要。本文以天津市某辦公建筑為例，利用eQUEST進(jìn)行了全年負(fù)荷模擬，其峰值冷負(fù)荷為301kW，峰值熱負(fù)荷為209kW。若采用傳統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)，夏季向土壤的排熱量為210531.6kWh

4、，冬季需從土壤的取熱量為114643.3kWh，吸放熱量比為1:0.54，故需設(shè)置冷卻塔輔助散熱以保證土壤熱平衡。根據(jù)該建筑的負(fù)荷特性，提出了包括冷卻塔和地埋管換熱器的并聯(lián)、串聯(lián)、獨(dú)立連接和獨(dú)創(chuàng)提出的混合連接四種系統(tǒng)連接形式。針對每種系統(tǒng)，進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)備選型，并通過編制的計(jì)算程序?qū)Ω飨到y(tǒng)的不同運(yùn)行策略進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明，并聯(lián)系統(tǒng)配置和混合連接下的溫度控制與溫差控制運(yùn)行策略對土壤溫度影響最?。换旌线B接系統(tǒng)配置下的熱泵機(jī)組優(yōu)先運(yùn)行策

5、略能耗量最?。凰员景咐淖顑?yōu)運(yùn)行策略為：混合連接形式下的熱泵機(jī)組優(yōu)先運(yùn)行策略。且獨(dú)創(chuàng)提出的混合連接形式下最優(yōu)運(yùn)行策略比一般并聯(lián)連接形式下冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能6.6%。由此可見，冷卻塔與地埋管換熱器混合連接的復(fù)合系統(tǒng)更利于保證土壤熱平衡和減少辦公建筑的系統(tǒng)能耗。結(jié)合使用本文提出的模擬程序，該系統(tǒng)的運(yùn)行策略算法可推廣至各地辦公建筑，為冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)在辦公建筑中的應(yīng)用提供策略支持。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：冷卻塔輔助混合式地源熱泵系