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武汉地区混合式土壤源热泵系统运行策略优化研究

欧阳长文  
【摘要】:土壤源热泵系统作为一种以土壤为能源载体进行制热供冷的新能源利用方式,具有其它空调方式无可比拟的优势。混合式土壤源热泵的出现更使得该系统的应用范围得到扩大。但是,混合式土壤源热泵的热积累问题会严重影响系统的运行效率,如何优化设计混合式热泵系统,提高热泵运行效率,对节约能源和新能源的开发利用有着极其深远的意义。 本文设计了武汉地区一栋典型办公楼的冷却塔土壤源热泵系统,并使用Fluent软件建立了系统模型,在温差控制条件下对系统进行间歇运行仿真模拟,证明了热积累的存在,并以此混合式土壤源热泵为基础提出了夜间开启冷却塔换热和夜间热泵制热工况运行两种改造策略,并对其进行仿真模拟研究。 研究结果表明,由于土壤热扩散率较低,排放的热量不能及时向外扩散,是造成土壤热积累问题的主要原因,故系统的优化应以减少向土壤排放热量或者及时将土壤中的热量转移为目的。本文设计热泵系统在夜间开启冷却塔换热策略,在土壤热积累问题比较严重时能够通过冷却塔将土壤中的一部分热量转移到室外空气中,但是系统运行效果较差;热泵系统在夜间采用热泵制热工况运行策略对土壤降温效果比较明显并且稳定,能够减少土壤热积累的现象,并且有效起到用电量移峰填谷作用,在具有分时电价的地区值得推广。 本文较为客观地比较了武汉地区混合式土壤源热泵系统在上述控制策略下运行的优缺点,对武汉地区混合式土壤源热泵系统的设计以及现有系统因热积累问题需进行改造优化的项目具有一定的参考价值。


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