地源熱泵—地板輻射空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行控制研究.pdf

1、本文以地源熱泵—地板輻射空調(diào)系統(tǒng)為研究對(duì)象。對(duì)地源熱泵—地板輻射空調(diào)系統(tǒng)的基本工作原理和控制特點(diǎn)進(jìn)行了理論研究,建立了基于傳熱過程的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,提出了基于系統(tǒng)傳熱特性的控制策略,計(jì)算了末端圍護(hù)結(jié)構(gòu)的對(duì)流、輻射傳熱系數(shù),針對(duì)不同控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和模型計(jì)算。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、耪莆盏卦礋岜?地板輻射空調(diào)系統(tǒng)的工作原理和傳熱特性是制定系統(tǒng)運(yùn)行控制策略的重要前提。針對(duì)地源熱泵—地板輻射空調(diào)系統(tǒng)和傳統(tǒng)空氣源熱泵—風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)

2、系統(tǒng),從傳熱原理、舒適性、節(jié)能性、建筑裝修協(xié)調(diào)性等方面對(duì)兩者進(jìn)行了對(duì)比。在此基礎(chǔ)上,提出地源熱泵—地板輻射空調(diào)系統(tǒng)控制的特點(diǎn),具體包括:控制的預(yù)判性、地源側(cè)取放熱能力的制約性、關(guān)注室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)和地板表面溫度、重視系統(tǒng)輸配節(jié)能等。
　?、仆ㄟ^熱量傳遞過程建立地源熱泵—地板輻射空調(diào)系統(tǒng)的傳熱數(shù)學(xué)模型,具體包括地板輻射模型、地源熱泵模型、主機(jī)模型。地板輻射模型以室內(nèi)空氣為研究對(duì)象,圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱采用無限大平壁瞬態(tài)導(dǎo)熱模型,結(jié)合地板輻射、對(duì)

3、流散熱量公式求得。地源熱泵模型分為鉆孔內(nèi)和鉆孔外兩部分,分別采用二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型和一維Kelvin線熱源模型求解得到。主機(jī)模型通過系統(tǒng)能量平衡、系統(tǒng)能效比體現(xiàn)。
　　⑶在對(duì)地源熱泵-地板輻射空調(diào)系統(tǒng)的適用范圍、運(yùn)行控制影響因素等分析以后,提出了一種適用于該空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行策略,即“設(shè)定室溫范圍下的間歇運(yùn)行控制策略”。具體為預(yù)先設(shè)定室內(nèi)空氣溫度范圍,根據(jù)實(shí)際室內(nèi)溫度與設(shè)定值的比較決定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
　?、日莆障到y(tǒng)運(yùn)行過程中地板

4、輻射末端各圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的對(duì)流換熱系數(shù)和地板的輻射換熱系數(shù)十分重要,是工程運(yùn)用的重要參數(shù),也是模型計(jì)算的重要依據(jù)。在具體計(jì)算時(shí),引入單面地板輻射和雙面地板輻射兩種末端形式,針對(duì)冬季和夏季兩種工況,分為運(yùn)行和恢復(fù)兩個(gè)階段進(jìn)行求解。在輻射換熱系數(shù)的求解中,同時(shí)采用了網(wǎng)絡(luò)圖法和簡化公式法。最終得到地板輻射自然對(duì)流換熱系數(shù)表、地板輻射換熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值表。
　?、舍槍?duì)提出的地源熱泵-地板輻射空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行策略進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。搭建系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái),針對(duì)不同

5、控制策略擬定實(shí)驗(yàn)工況,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。結(jié)果分析具體包括:機(jī)組性能分析、地埋管換熱器換熱能力分析、地源側(cè)巖土溫度分析、系統(tǒng)能耗分析、室內(nèi)空氣溫度分析等。結(jié)果顯示:室溫范圍控制間歇運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)能效比 COP比機(jī)組回水溫度控制運(yùn)行時(shí)高0.3;在地埋管換熱器換熱能力方面前者比后者高28％,單位延米取熱量達(dá)到47.8W/m;在8h運(yùn)行時(shí)間段內(nèi),前者系統(tǒng)總耗電比后者少18.3kW·h,約占后者總耗電的27％。
　　⑹針對(duì)建立的地源熱泵-地板輻射空