基于建筑負(fù)荷動態(tài)模擬的地源熱泵土壤溫度的分析.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源短缺問題變得越來越嚴(yán)重。地源熱泵系統(tǒng)作為利用可再生能源的暖通空調(diào)新技術(shù)，具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，在世界范圍內(nèi)被廣泛使用。土壤作為地源熱泵系統(tǒng)的放熱和吸熱源，對整個系統(tǒng)有著至關(guān)重要的影響。不同建筑負(fù)荷特性要求系統(tǒng)對土壤的取熱和放熱量不是一定的，二者的不平衡會使土壤的溫度發(fā)生變化，多余的熱量長期積累在地下會減弱地埋管土壤換熱器的換熱效果。對特定建筑地源熱泵系統(tǒng)土壤溫度的預(yù)測是設(shè)計和分析地源熱泵系統(tǒng)能否良好運行的關(guān)鍵。

2、 在前人研究的基礎(chǔ)上，將土壤溫度恢復(fù)因素考慮進(jìn)經(jīng)典線熱源理論模型，將負(fù)荷累積算法應(yīng)用于變熱流線熱源模型的長期逐時模擬，并且編制了采用改進(jìn)模型的土壤溫度計算軟件，可以與能耗模擬軟件EnergyPlus相結(jié)合，快速準(zhǔn)確的把握長時間段各種不同負(fù)荷情況下地源熱泵系統(tǒng)對土壤的溫度影響。 通過天津大學(xué)新建體育場地源熱泵系統(tǒng)測試井為期4天的實驗，獲得了該地的土壤原始溫度為15.5℃，土壤平均導(dǎo)熱系數(shù)為1.904W／m·K，將實驗獲得的土

3、壤熱物性參數(shù)和熱流值代入到改進(jìn)模型進(jìn)行計算，得到測試時間內(nèi)管內(nèi)流體平均溫度的變化情況，與實測值的誤差為6.2％，此時模擬計算值已經(jīng)可以真實的反映被測埋管內(nèi)實際的水溫變化，也論證了改進(jìn)模型用于預(yù)測土壤溫度的可靠性。 采用能耗模擬軟件EnergyPlus和土壤溫度計算軟件對某建筑物在四種氣候條件下的土壤溫度情況進(jìn)行了計算，結(jié)果表明土壤換熱器負(fù)荷的不平衡性越強(qiáng)，全年土壤溫度的變化越大。對于不同功能的建筑夏季設(shè)計日前后15日的地源熱泵系

4、統(tǒng)土壤溫度的研究發(fā)現(xiàn)：在一個運行季內(nèi)，冷（熱）負(fù)荷的峰值越大、負(fù)荷的持續(xù)性越強(qiáng)，土壤溫度的變化越大。對商場和賓館采用混合系統(tǒng)的15日模擬計算發(fā)現(xiàn)：采用同樣容量的輔助設(shè)備時，對于負(fù)荷峰值較大的商場，采用峰值時分擔(dān)負(fù)荷的運行方式效果較好；對于負(fù)荷持續(xù)性較強(qiáng)的賓館，采用間歇運行，由輔助設(shè)備負(fù)擔(dān)非峰值時負(fù)荷的運行方式效果較好。說明了混合系統(tǒng)的運行方式的選取應(yīng)當(dāng)適合建筑自身的負(fù)荷特性。 通過本課題的研究，提出了一種基于對地源熱泵系統(tǒng)的土壤