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《山东建筑大学》 2011年
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太阳能土壤耦合热泵系统集热与蓄热分析

王京  
【摘要】:地埋管地源热泵系统在我国北方寒冷地区使用,存在着普遍的吸放热不平衡现象。地埋管换热器冬季从地下提取的热量远远大于其夏季释放的热量,造成地埋管换热器周围土壤温度的不断下降,从而导致地埋管地源热泵系统的效率下降。针对这一问题,探讨分析了太阳能热利用与地埋管地源热泵相结合的太阳能土壤耦合热泵系统。 首先分析了太阳能作为热泵热源的特点,并对太阳能热利用的主要设备——太阳能集热器做了详细的调研,分析了太阳能集热器的热性能,给出了其效率方程和效率曲线。 接着通过编程对济南地区夏季和冬季太阳能集热器的最佳安装方位角和倾斜角进行分析计算,得到了济南地区太阳能集热器的最佳安装方位角和倾斜角、不同方位角所对应的最佳倾斜角。计算得到了济南地区,冬季能够获得最大太阳辐射量所对应的最佳方位角和倾斜角。 再者探讨分析了一种现场岩土热物性测试方法及其工程应用。为太阳能土壤源耦合系统设计与模拟计算提供了必须的深层岩土热物性参数。 最后利用课题组前期建立的钻孔内准三维传热模型和钻孔外有限长线热源传热模型及研发的专业地埋管设计软件“地热之星”,分别设计了沈阳、济南地区实际工程,给出了太阳能土壤耦合热泵系统所需的集热器面积、钻孔量以及系统运行10年内地下温度场变化曲线。以钻孔壁温度作为反映蓄热量多少为判据,重点探讨了回填材料的导热系数、钻孔深度、钻孔间距、岩土导热系数等因素对蓄热量的影响。并与完全地埋管地源热泵系统进行了比较,分析了太阳能土壤耦合热泵系统的优势以及应用的可行性。 研究结果表明回填材料导热系数、钻孔深度、钻孔间距、岩土导热系数等对蓄热有明显影响;在北方寒冷地区由于冷热负荷的严重不平衡,导致埋管附近地下温度不断下降,完全地埋管地源热泵系统长时间运行会导致效率下降;由于加入了太阳能作为辅助热源,太阳能土壤耦合热泵系统运行10年地下温度场基本保持不变;这些结果与结论可以作为实际工程优化设计的依据。
【学位授予单位】:山东建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU831

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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