地源熱泵地理埋管換熱器不同運(yùn)行模式實(shí)驗(yàn)研究及模擬.pdf

1、地源熱泵是一種節(jié)能、環(huán)保、高效利用可再生資源的“綠色”空調(diào)新技術(shù)，將在我國(guó)建筑空調(diào)系統(tǒng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。垂直U型埋管換熱器由于其占地面積少、可用范圍廣、恒溫效果好、換熱效率高、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，目前已成為應(yīng)用最廣泛的一種埋管方式。本文以垂直U型埋管換熱器為課題研究對(duì)象，主要做了以下工作： 首先對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的分類、原理、特點(diǎn)以及近年來(lái)的研究發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了較為系統(tǒng)的闡述。在總結(jié)國(guó)內(nèi)外幾種典型的垂直U型埋管換熱器傳熱模型的基礎(chǔ)

2、上，針對(duì)南京地區(qū)，采用60m深垂直U型埋管換熱器進(jìn)行了一個(gè)冬季的測(cè)試。 為了研究埋管換熱器的換熱特性，本文采用多流量變工況來(lái)進(jìn)行，測(cè)試圍繞全天連續(xù)、晝開夜停、全天間歇等運(yùn)行模式來(lái)展開。全天連續(xù)運(yùn)行模式分別在0.65m3/h、0.7m3/h、0.8m3/h流量下進(jìn)行了三個(gè)工況的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，埋管水流量等于0.8m3/h時(shí)系統(tǒng)的換熱量和制冷性能系數(shù)最大，平均單位井深換熱量為53.66W/m，平均制冷系數(shù)為3.91W/W。由此選

3、用0.8m3/h為較優(yōu)流量，按照不同的開停機(jī)比進(jìn)行了晝開夜停、全天間歇運(yùn)行兩種模式的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，地下埋管換熱器的換熱量隨運(yùn)行時(shí)間的增加逐漸減少；在運(yùn)行條件相同的情況下，間歇運(yùn)行模式下的換熱量和制冷性能系數(shù)要高于全天連續(xù)運(yùn)行模式，其中，晝開夜停運(yùn)行模式下的換熱量最大，平均單位井深換熱量為55.14W/m，平均制冷系數(shù)為3.96W/W，是一種較好的節(jié)能運(yùn)行模式。 最后，本文根據(jù)埋管換熱器地下傳熱機(jī)理，對(duì)鉆孔外和鉆孔內(nèi)分別建立

4、了一維(徑向)線熱源瞬態(tài)模型和準(zhǔn)三維穩(wěn)態(tài)模型。考慮到地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行模式的不同，導(dǎo)致埋管換熱量隨時(shí)間發(fā)生變化，使用脈沖熱流理論，在連續(xù)運(yùn)行模式下，將一系列連續(xù)的脈沖熱流轉(zhuǎn)化為一系列階躍熱流；在間歇運(yùn)行模式下，將周期性脈沖熱流簡(jiǎn)化為一個(gè)持續(xù)作用的平均熱流和一個(gè)脈沖熱流的和，并通過(guò)疊加原理計(jì)算分析變熱流所引起的溫度響應(yīng)。然后引入準(zhǔn)三維模型下鉆孔內(nèi)熱阻，即可模擬出埋管換熱器的進(jìn)出口水溫。與實(shí)測(cè)值對(duì)比后，平均絕對(duì)誤差和平均相對(duì)誤差很小，可見模擬