【摘要】：在當(dāng)前社會(huì)對(duì)能源需求不斷擴(kuò)大的背景下,綠色節(jié)能的技術(shù)也愈發(fā)受到重視。地埋管地源熱泵技術(shù)是一種建筑供冷供熱領(lǐng)域的可再生能源應(yīng)用技術(shù),已經(jīng)被我國(guó)列為未來(lái)行業(yè)內(nèi)重點(diǎn)推廣的技術(shù)之一,具有巨大的應(yīng)用潛力。而我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)能耗巨大,采用可再生能源技術(shù)能有效減少建筑運(yùn)行造成的碳排放。為了進(jìn)一步發(fā)掘地埋管地源熱泵技術(shù)的節(jié)能潛力,使在醫(yī)療建筑中高效運(yùn)行,本文針對(duì)重慶地區(qū)醫(yī)療建筑應(yīng)用復(fù)合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)的若干問(wèn)題進(jìn)行研究,主要利用數(shù)值模擬的方法,研究分析醫(yī)療建筑的負(fù)荷特性、地埋管換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和冷卻塔復(fù)合式地源熱泵的控制策略等問(wèn)題。首先,本文分析研究醫(yī)療建筑在建筑空間使用、建筑時(shí)間使用、暖通空調(diào)系統(tǒng)上的特點(diǎn),并以重慶市某醫(yī)院綜合大樓作為典型建筑,使用DeST軟件建立了重慶地區(qū)醫(yī)療建筑能耗模型,計(jì)算全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷。通過(guò)分析自然室溫分布情況,確定重慶地區(qū)醫(yī)療建筑的供冷期為每年6月1日到9月30日,供暖季為12月1日到來(lái)年3月10日。在考慮一定不保證率的基礎(chǔ)上,確定該建筑冷熱負(fù)荷分別為2056.91kW與4484.34kW。分析發(fā)現(xiàn)醫(yī)療建筑具有新風(fēng)負(fù)荷占比較大、各部門(mén)負(fù)荷指標(biāo)之比在冬夏季差異較大、辦公區(qū)域空調(diào)負(fù)荷特征與普通辦公樓相似等特點(diǎn)。并從地埋管地源熱泵運(yùn)行特性的視角出發(fā),分析研究該建筑動(dòng)態(tài)負(fù)荷特性,發(fā)現(xiàn)其對(duì)地埋管地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行較為不利,需要設(shè)置輔助散熱措施和完善運(yùn)行控制方式等手段提高系統(tǒng)能效。其次,通過(guò)恒熱流法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巖土熱響應(yīng)試驗(yàn),根據(jù)所得數(shù)據(jù),利用“熱阻分層法”將0~106m的土壤分為6個(gè)熱阻分層,利用CFD軟件建立四種不同埋管形式的地埋管分層換熱模型,并對(duì)所建模型進(jìn)驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)模擬與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的全過(guò)程相對(duì)誤差保持在±5%以內(nèi),且可以通過(guò)對(duì)樣本的假設(shè)檢驗(yàn),可靠性較高。在利用復(fù)合式地源熱泵工程一般設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,分析地埋管管群換熱情況影響因素,總結(jié)提出該設(shè)計(jì)方法存在的問(wèn)題。利用Kelvin線熱源理論,著重優(yōu)化地埋管管群換熱器方案設(shè)計(jì)中的管群鉆孔間距、地埋管埋管形式等問(wèn)題,并從換熱溫差、總流量和總換熱量的角度,篩選優(yōu)化地埋管換熱器和熱泵機(jī)組的設(shè)計(jì)參數(shù),最終利用經(jīng)濟(jì)性方法,得出該工程的冬夏季最佳設(shè)計(jì)方案,采用地埋管冬季進(jìn)水溫度6°C,夏季進(jìn)水溫度35°C,地埋管內(nèi)流速0.5m/s,采用DN25雙U埋管,管群鉆孔間距4m,鉆孔394孔。并總結(jié)地埋管管群換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。最后,詳細(xì)總結(jié)分析現(xiàn)有冷卻塔復(fù)合式地埋管地源熱泵的運(yùn)行控制策略,其中較為常用的包括調(diào)峰控制、定溫控制、溫差控制、時(shí)間控制等方法,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有控制方法存在的主要弊端和不足。在此基礎(chǔ)上提出了基于負(fù)荷預(yù)測(cè)的冷卻塔復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)控制策略,該策略主要包括負(fù)荷預(yù)測(cè)、冷卻塔出水溫度預(yù)測(cè)和地埋管出水溫度預(yù)測(cè)等幾個(gè)基礎(chǔ)模塊。分析總結(jié)建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)的研究狀況,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段的負(fù)荷預(yù)測(cè)基本可以滿足控制需求。利用Merkel熱焓平衡方法建立冷卻塔換熱模型,得出冷卻塔出水預(yù)測(cè)溫度的計(jì)算式。利用疊加原理計(jì)算地埋管換熱器鉆孔壁溫度,從而預(yù)測(cè)得出任意時(shí)刻的地埋管出水溫度。最終制定基于負(fù)荷預(yù)測(cè)的控制策略的控制方法與流程,并簡(jiǎn)要分析說(shuō)明該方法的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。
【圖文】：

圖 2.1 醫(yī)療建筑各部門(mén)流線關(guān)系Fig. 2.1 The relationship of flow line between all departments of medical constructio分析比較圖 2.2 和圖 2.3 可以發(fā)現(xiàn)，綜合醫(yī)院和中醫(yī)醫(yī)院的在各個(gè)功能配比上也具有相似性，門(mén)診（包含急診）、住院、醫(yī)技和后勤辦公部門(mén)的主要部分，這幾部分的面積占比約為 90%以上。但與此同時(shí)，中醫(yī)醫(yī)合醫(yī)院也具有門(mén)診部門(mén)占比更多，醫(yī)技部門(mén)占比更少的特點(diǎn)。3.3%19.0%35.7%24.0%9.0% 9.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%40.0%積占比面

圖 2.5 全年逐時(shí)干球溫度統(tǒng)計(jì)ig. 2.5 Annual dry bulb temperature chart hour by ho院綜合樓動(dòng)態(tài)負(fù)荷模擬綜合大樓，，位于重慶市潼南區(qū)，該建筑與醫(yī)院積約 10588m2，總建筑面積約 56186.21m2面積為 40303.66m2，為一類(lèi)高層公共建筑。建上 20 層，地下 2 層，建筑高度 74.70m。其中，2 層、3 層、5 層、8 層以及負(fù) 1 層和 1 層4 層、6 層、7 層及 9~17 層為醫(yī)院住院病房，辦公用房，設(shè)計(jì)床位數(shù) 600 床。該項(xiàng)目效果3/1 4/1 5/1 6/1 7/1 8/1 9/1 10/1
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2701310