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累计冷热负荷比对两种形式的土壤源热泵系统性能参数的影响研究

作　者: 张俊杰
导　师: 徐菱虹
学　校: 华中科技大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 土壤源热泵系统累计冷热负荷比土壤平均温度单位能耗
分类号: TU83
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来，节能环保的地源热泵系统成为人们关注的焦点。夏热冬冷地区冷热负荷的不平均导致了土壤源热泵系统存在热积累，而带有辅助散热装置的土壤源热泵系统在理论上可有效的解决这一问题。目前，国内常用的两种系统形式是：地埋管-冷却塔混合式土壤源热泵系统和土壤源热泵-冷水机组联合运行系统。但实际工程中，由于设计、施工等原因，系统仍旧存在一定程度的热积累。并且，国内频频将地源热泵系统应用于大型公建工程中，这类建筑的“内区”冬季仍需供冷，建筑冬夏累计冷热负荷差更大。因此大型公共建筑冷热负荷的累计冷热负荷比对土壤源热泵系统的性能参数影响值得探究。本文选取武汉某一办公楼建筑为对象，利用DeST-C模拟建筑全年动态冷热负荷。以此办公楼为原型，通过扩大或缩小单层面积以及改变层数，得到大小不同的建筑面积和相应的累计冷热负荷比。为了研究的目的，这些累计冷热负荷比的间隔是相对均匀的。利用TRNSYS对不同累计冷热负荷比下两种系统进行了20年仿真模拟，分析各种累计冷热负荷比模型下土壤平均温度变化趋势和热泵系统（包括热泵机组、冷水机组、冷热源侧水泵和冷却塔）的能耗状况，比较单位能耗（系统获得每千瓦的冷量或热量所需电能）以获得系统的经济性评价。以土壤源热泵系统20年的土壤平均温度和单位能耗两项指标为依据，分析总结出以下结论：（1）对于地埋管-冷却塔混合式土壤源热泵系统，由于热积累效应，热泵系统随着累计冷热负荷比的增加，土壤平均温升更大，速度更快，热泵进口温度也越高，单位能耗增加，热泵系统运行费增加。（2）对于土壤源热泵-冷水机组联合运行系统，如按照冬夏承担峰值负荷相等的方法进行热泵系统设计，土壤热积累现象极其严重，建议按照冬夏累计排热量和取热量相等的方法进行设计。这种设计方法下，土壤热积累现象明显小于地埋管-冷却塔混合式土壤源热泵系统。（3）同样的累计冷热负荷比情况下，土壤源热泵-冷水机组联合运行系统与地埋管-冷却塔混合式土壤源热泵系统相比单位能耗较小，初投资较大。若综合考虑系统初投资和运行费的话，土壤源热泵-冷水机组联合运行系统获得每千瓦的冷量或热量花费较少。本文在分析累计冷热负荷比对两种土壤源热泵系统性能参数的影响的基础上，给出了两种系统的经济性分析，为其进一步的推广应用提供一定的参考。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-16
  1.1 课题研究背景和意义  10-11
  1.2 国内外研究现况  11-13
  1.3 课题的研究内容及技术路线  13-16
2 建筑全年动态冷热负荷计算  16-22
  2.1 建筑描述  16
  2.2 办公楼参数设定  16-18
  2.3 DeST概述  18
  2.4 建筑全年动态冷热负荷模拟计算  18-19
  2.5 建筑全年动态冷热负荷结果分析  19
  2.6 不同累计冷热负荷比的建筑模型建立及DeST模拟分析  19-21
  2.7 本章小结  21-22
3 两种形式的土壤源热泵系统设计  22-35
  3.1 两种土壤源热泵系统形式  22-23
  3.2 地埋管-冷却塔混合式土壤源热泵系统设计  23-31
  3.3 土壤源热泵-冷水机组联合运行系统设计  31-34
  3.4 本章小结  34-35
4 土壤源热泵系统的模型构建及模拟  35-40
  4.1 TRNSYS概述  35
  4.2 两种土壤源热泵系统的模型构建及模拟  35-39
  4.3 本章小结  39-40
5 土壤源热泵系统模拟结果分析  40-61
  5.1 地埋管-冷却塔混合式土壤源热泵系统模拟结果与分析  40-54
  5.2 土壤源热泵-冷水机组联合运行系统模拟结果与分析  54-58
  5.3 模型1两种形式系统经济性对比分析  58-59
  5.4 本章小结  59-61
6 总结与展望  61-63
  6.1 全文总结  61-62
  6.2 展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67

累计冷热负荷比对两种形式的土壤源热泵系统性能参数的影响研究

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