夏熱冬冷地區(qū)地源熱泵長期運行下的土壤熱平衡分析.pdf

1、隨著當今能源形勢的日趨嚴峻，各國對淺層地熱能的開發(fā)利用也日益重視。作為利用淺層地熱能的重要技術(shù)手段，地源熱泵技術(shù)倍受青睞，被廣泛應(yīng)用于建筑采暖、空調(diào)、制取生活熱水等方面。然而，在我國夏熱冬冷地區(qū)，冬季供熱期要短于夏季供冷期，地源熱泵全年向土壤排放的熱量遠多于從土壤吸取的熱量，造成了土壤溫度的逐年升高，這成為制約地源熱泵在該地區(qū)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸之一。與此同時，關(guān)于地源熱泵在夏熱冬冷地區(qū)長期運行下熱平衡與適用性的研究尚未有效開展。

2、　　本文通過數(shù)值仿真的方法對夏熱冬冷地區(qū)地源熱泵長期運行下的土壤溫度場以及熱平衡進行了研究。首先，本文分別建立了夏熱冬冷地區(qū)的建筑負荷模型、熱泵機組模型以及U型地埋管與周圍土壤的三維耦合換熱數(shù)學(xué)模型。在三者的基礎(chǔ)上，建立了適用于夏熱冬冷地區(qū)的地源熱泵系統(tǒng)分析模型。其次，對地源熱泵系統(tǒng)在夏熱冬冷地區(qū)的長期運行特性進行了分析，包括土壤溫度場的變化、地埋管逆?zhèn)鳠岫蔚淖兓?、地埋管的換熱量變化、熱泵機組的性能變化與系統(tǒng)能耗變化。再次，通過對不同過

3、渡季模式與地源熱泵系統(tǒng)承擔不同比例的冷負荷的對比，討論了不同運行模式對土壤溫度場與熱平衡以及地源熱泵系統(tǒng)的影響。最后，對不同的埋管布置方式下土壤溫度場與熱平衡進行了分析，包括不同的管腳間距與在逆?zhèn)鳠岫紊习^熱材料兩種方式。
　　結(jié)果表明，通過調(diào)整過渡季與工作季的時間劃分與地源熱泵系統(tǒng)承擔的冷負荷比例，土壤溫度場與熱平衡逐年惡化的趨勢能夠得到一定程度的緩解;當?shù)卦礋岜孟到y(tǒng)承擔30％至35％的冷負荷時，可認為土壤能夠達到熱量收支平衡