發(fā)布時間：2020-06-16 16:39

【摘要】：地源熱泵技術(shù)是一種以土壤或地下水為熱源或者熱匯,通過消耗一定量的高品位能源將從土壤或者地下水的吸收的熱量或者冷量轉(zhuǎn)變位可用于建筑供熱或者供冷的熱量或者冷量的熱泵技術(shù)。是現(xiàn)代熱泵技術(shù)當(dāng)中一種應(yīng)用比較廣泛的,利用可在生能源實現(xiàn)供冷供熱的熱泵技術(shù)。地源熱泵通常以地埋管作為換熱介質(zhì)的輸送管道,以水為換熱介質(zhì),利用土壤或者地下水全年溫變化幅度較小的特點,可提高熱泵機組的能效,實現(xiàn)節(jié)能減排,節(jié)省運行費用,同時可以避免熱島或冷島效應(yīng),避免對人員活動區(qū)的熱環(huán)境帶來負(fù)面影響。首先,筆者運用DeST軟件計算了本文所研究項目全年逐時負(fù)荷,并分析了全年以及典型日負(fù)荷特性。在此基礎(chǔ)上,筆者利用TRNSYS軟件以及全年逐時負(fù)荷計算結(jié)果與巖土熱響應(yīng)實驗結(jié)果模擬計算了地源熱泵系統(tǒng)全年能耗、出水溫度等參數(shù),證實了地源熱泵系統(tǒng)全年熱不平衡性以及全年熱不平衡對于機組系統(tǒng)能耗的不利影響,論證了采用蓄熱水箱進(jìn)行跨季節(jié)蓄冷的必要性。同時,筆者根據(jù)工程經(jīng)驗,最終確定用于模擬計算蓄熱水箱型式為體積為3320m~3圓柱形水箱,運用TRNSYS軟件模擬計算了原地源熱泵系統(tǒng)在加入水箱之后的運行特性,并就出水溫度、能耗等參數(shù)與原地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了對比,同時將加入水箱后的地源熱泵系統(tǒng)與原地源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟性、節(jié)能性與環(huán)境性進(jìn)行了分析,驗證了采用跨季節(jié)蓄冷技術(shù)對于地埋管地源熱泵系統(tǒng)在熱平衡性、節(jié)能性等諸多方面的利好。接下來,為進(jìn)一步研究蓄熱水箱-地源熱泵系統(tǒng)的控制策略,筆者對跨季節(jié)蓄熱水箱-地源熱泵系統(tǒng)在不同控制策略下系統(tǒng)運行特性進(jìn)行了對比,進(jìn)而對比分析不同控制策略的優(yōu)劣。為此,筆者在原先只考慮供冷的“低溫出水”控制策略基礎(chǔ)上,制定了只考慮水箱供冷的“33℃出水上限”控制策略以及同時考慮蓄熱水箱全年供冷與供熱的控制策略,對比了三種控制策略下熱泵機組全年能耗以及埋管全年出口溫度等參數(shù),從節(jié)能性以及地源熱泵熱平衡性的角度對比分析了三種不同控制策略的優(yōu)劣性。除控制策略優(yōu)化外,筆者還針對水箱體積的優(yōu)化展開了研究,研究結(jié)果表明,增大水箱體積有助于節(jié)能,但由于實際工程應(yīng)用中可利用地下空間有限,因此不能無限增大水箱體積,基于此,筆者以單位體積全年承擔(dān)冷負(fù)荷量為指標(biāo),對不同體積水箱的適用性展開了研究,最終確定最佳水箱體積為2075m~3,為日后同樣形式系統(tǒng)水箱的選型方法提供了參考價值。除此之外,筆者還發(fā)現(xiàn),當(dāng)水箱體積增大到17181 m~3時,系統(tǒng)全年熱不平衡度可降為0,表明了通過增大體積徹底消除地源熱泵全年熱不平衡存在理論上的可行性。最后,筆者研究了采用一定體積水箱代替部分?jǐn)?shù)量埋管的可行性。筆者以埋管全年出口平均溫度、埋管全年出口最高溫度、埋管全年出口最低溫度三者算術(shù)平均值為衡量指標(biāo),得出了蓄熱水箱體積與地埋管鉆孔數(shù)量之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式,并對比了不同水箱體積與埋管鉆孔數(shù)量組合之間埋管出口年最高溫度、年最低溫度、年平均溫度、機組能耗等一系列參數(shù),并且得出結(jié)論,隨著水箱體積的增大以及埋管數(shù)量的減少,地埋管出口水溫全年溫度波動增大,且組全年能耗不僅受埋管全年出口溫度影響,同時也受埋管出口溫度全年波動幅度影響。此后,筆者以單位體積水箱承擔(dān)負(fù)荷量為指標(biāo)確定3320m~3水箱+120鉆孔數(shù)量系統(tǒng)為最佳系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU83
【圖文】：

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文于結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的螺旋盤管相變蓄熱換熱器，盤管匝數(shù)越多的蓄的 R 值越大；而對于結(jié)構(gòu)參數(shù)不相同的螺旋盤管相變蓄熱換熱器的蓄熱體，即使蓄熱體體積不同，但其 R 卻基本相同；自然對流化過程影響 很大，對 PCM 的凝固過程影響很小[11]。節(jié)蓄熱技術(shù)國內(nèi)跨季節(jié)蓄熱技術(shù)主要用于寒冷地區(qū)太陽能-地源熱泵復(fù)合式目的在于根據(jù)寒冷地區(qū)全年“熱高冷低”的負(fù)荷特性，利用跨季地區(qū)“夏熱冬用”以緩解地埋管全年熱不平衡問題。上世紀(jì) 80 年成功開發(fā)出了四種跨季節(jié)蓄熱方法，分別是蓄熱水箱蓄熱，碎石熱，巖土含水層蓄熱[12-16]。并且在工程上均取得了成功。蓄熱水圖如下[17]：

圖 1.2 碎石蓄熱法Figure 1.2 Gravel-water thermal energy store熱法的全稱為“碎石-水蓄熱法”，其蓄熱介質(zhì)依舊是水，將熱入碎石體中利用碎石的保溫特性蓄熱，并根據(jù)碎石體內(nèi)的溫度季運行模式的切換。熱法原理圖如下：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2716293