典型氣候區(qū)辦公建筑復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)控制策略分析.pdf

1、現在，全世界范圍內都非常關注能源、環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展問題，目前，我國仍然是以燃煤為主的發(fā)展中國家，這種不合理的能源結構已經造成了能源的日益枯竭與環(huán)境的逐漸惡化。因此，尋求一種節(jié)能、環(huán)保，又能可持續(xù)發(fā)展的新能源以及將其應用于暖通空調領域的新技術已成為我國科技工作者一項共同而艱巨的任務。地埋管地源熱泵系統(tǒng)因其節(jié)能性、環(huán)保性以及可持續(xù)發(fā)展性而成為值得推廣和發(fā)展的新能源和新技術的首選。我國地域遼闊，南北氣候相差較大，既有以夏季負荷為主的南方夏熱冬

2、冷地區(qū)，又有以冬季負荷為主的北方嚴寒地區(qū)，因此在地埋管地源熱泵系統(tǒng)的應用中出現了大地熱不平衡問題。針對這種情況，提出了復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)，可以緩解地埋管地源熱泵系統(tǒng)運行過程中的大地熱不平衡問題。因此，在我國目前的形勢與條件下，應該大力加強復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)的研究與開發(fā)，以促進其應用與發(fā)展。
　　本文參考復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)在國內外的發(fā)展形勢，綜合考慮其在工程設計及應用中存在的各種問題，主要對兩個典型氣候區(qū)即以夏季負

3、荷為主的夏熱冬冷地區(qū)和以冬季負荷為主的嚴寒地區(qū)的辦公建筑所采用的冷卻塔復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)和鍋爐復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)進行探索和研究。
　　本文針對兩個典型氣候區(qū)的代表城市重慶市和哈爾濱市的氣候條件和辦公建筑的建筑類型，并從影響地埋管地源熱泵系統(tǒng)運行性能的三個建筑動態(tài)負荷特征參數：負荷總量的累積特性、負荷強度的變化特性和負荷的持續(xù)性出發(fā)，對典型氣候區(qū)辦公建筑的動態(tài)負荷特征進行分析，得出其對地埋管地源熱泵系統(tǒng)的地下換熱器的工作

4、性能不利，系統(tǒng)長期運行以后很有可能會引起大地熱不平衡的問題。
　　本文對復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)進行設計，確定了其所采用的串聯系統(tǒng)和并聯系統(tǒng)的系統(tǒng)形式，并采用推薦方法對系統(tǒng)進行設備選型。分別建立了考慮機組啟?？刂坪蛣討B(tài)EER的熱泵機組傳熱模型、三維管群地下換熱器傳熱模型、板式換熱器傳熱模型、基于Merkel焓差法的冷卻塔傳熱模型以及鍋爐傳熱模型，并在 Fluent軟件中實現系統(tǒng)各部件傳熱模型耦合求解。在建立系統(tǒng)各部件能耗模型的基礎

5、上求得復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)運行能效比的數學模型。這些模型的建立，為復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)在不同控制策略下運行特性的模擬以及運行效果的分析奠定基礎。
　　本文提出從經濟性、節(jié)能性、可靠性三方面來綜合評價大地熱平衡的方法，分別以歷年初投資和運行費用累積值、系統(tǒng)運行能效比年平均值和地源側熱泵機組進水溫度為指標，并在分析復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)的運行特性并借鑒國內外常用控制策略的基礎上，制定了復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)的控制策略。通過

6、大地熱平衡評價方法，評價了典型氣候區(qū)辦公建筑地埋管地源熱泵系統(tǒng)的大地熱平衡性，并比較了不同系統(tǒng)形式和不同控制策略下復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)的大地熱平衡性，分析總結出以下結論：
　　典型氣候區(qū)辦公建筑采用地埋管地源熱泵系統(tǒng)時可能存在一定的大地熱不平衡問題，可以采用復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)來改善其大地熱平衡。
　　對于冷卻塔復合式地埋管地源熱泵系統(tǒng)，串聯系統(tǒng)溫差控制策略最優(yōu)。該控制策略具有較好的經濟性、節(jié)能性和可靠性，系統(tǒng)長期運