豎直埋管地源熱泵恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)研究.pdf

1、利用淺層地?zé)崮芘c熱泵技術(shù)相結(jié)合形成的為建筑物供暖、制冷的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是可再生能源利用的有效方式。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)目前主要應(yīng)用在普通舒適性空調(diào)中，但對(duì)室內(nèi)環(huán)境需要常年提供恒溫恒濕空調(diào)的系統(tǒng)，地源熱泵在這類系統(tǒng)中的應(yīng)用研究還鮮有報(bào)道。這類系統(tǒng)對(duì)空調(diào)需求穩(wěn)定、能源消耗較大。本文針對(duì)恒溫恒濕空調(diào)的特點(diǎn)以及夏熱冬冷地區(qū)的氣候特點(diǎn)，深入研究了豎直埋管地源熱泵恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)。主要內(nèi)容包括:
　　(1)為研究豎直埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在恒溫恒

2、濕環(huán)境中的運(yùn)行特性，建立豎直埋管地源熱泵恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)理論分析模型，對(duì)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行性能、地下埋管換熱器與土壤的換熱量和鉆孔周圍土壤溫度分布進(jìn)行預(yù)測(cè)。
　　(2)為了對(duì)豎直埋管地源熱泵恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究以及對(duì)理論模型進(jìn)行驗(yàn)證，以上海地區(qū)某檔案館建筑為對(duì)象，構(gòu)建豎直埋管地源熱泵恒溫恒濕空調(diào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。建筑面積8000m2。系統(tǒng)主要包括地下埋管換熱器、兩臺(tái)額定制冷量為594kW的熱回收型地源熱泵機(jī)組以及再熱采用冷凝熱

3、回收的恒溫恒濕機(jī)組。其中地下埋管換熱器包括80m深、直徑160mm的鉆井280個(gè)，每個(gè)鉆井內(nèi)布置DN32單U型管。制冷工況運(yùn)行時(shí)，采用冷凝熱回收技術(shù)，將一部分冷凝熱用于恒溫恒濕機(jī)組內(nèi)空氣的再熱，這樣不僅減少了向土壤排放的熱量，而且用冷凝熱代替了常用的電加熱來(lái)再熱空氣，節(jié)省了這部分的電能。
　　(3)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行理論預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)得出上海地區(qū)全年地下埋管換熱器向土壤散熱量為2630GJ，從土壤中吸熱為2114.7GJ，熱不平衡率為19.6

4、％。在初始溫度為18℃時(shí)，運(yùn)行一年后距鉆孔周圍土壤溫度上升為18.76℃。
　　(4)對(duì)地源熱泵恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行全年實(shí)驗(yàn)研究。得出冬季典型工況下，熱泵機(jī)組制熱COP達(dá)到5.2;夏季典型工況下，機(jī)組制冷COP達(dá)到5.1。連續(xù)運(yùn)行一年，室內(nèi)溫濕度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，滿足國(guó)家規(guī)范要求。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在一年的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)土壤溫度上升了0.7℃左右，冷凝熱回收對(duì)緩解土壤熱堆積的貢獻(xiàn)是68.14％。
　　(5)利用理論分析模型，結(jié)合實(shí)

5、驗(yàn)研究，對(duì)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，找到合理的運(yùn)行控制策略。結(jié)果表明隨埋管間距的增加，土壤溫度上升變慢，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，建議上海地區(qū)豎直埋管地源熱泵恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)選擇埋管間距4m～5m，埋管深度80m～100m。系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行15年后，采用熱回收技術(shù)時(shí)土壤溫度上升幅度比不采用熱回收時(shí)降低66.98％;室內(nèi)設(shè)定20℃時(shí)，土壤溫度上升2.80℃，而如果室內(nèi)設(shè)定為22℃，則僅上升1.03℃，土壤溫度上升幅度降低63.21％。