垂直U型管式地源熱泵空調系統(tǒng)設計軟件開發(fā).pdf

1、近年來，地源熱泵空調系統(tǒng)在民用住宅和商業(yè)建筑的應用越來越多。由于其低能耗、低運行費用的特點，相對傳統(tǒng)的空調系統(tǒng)，地源熱泵系統(tǒng)是一種經(jīng)濟、高效的空調方式。因為地表4～6米以下土壤的溫度全年基本保持恒定，土壤是一種理想的熱源。相對于空氣，土壤是一種更穩(wěn)定的可以無限利用的換熱介質。因此，地源熱泵不僅可以作為一種節(jié)能的空調形式制冷與供熱，還可以提供生活熱水。然而這種系統(tǒng)的初投資費用較一般空調較高，而且埋地換熱器占地面積較大，所以限制了地源熱泵的

2、應用。 地源熱泵系統(tǒng)由三個換熱環(huán)路組成：地下水環(huán)路、熱泵機組內制冷劑環(huán)路和用戶側水—水(水—空氣)換熱環(huán)路。本文建立了地源熱泵系統(tǒng)的埋地換熱器傳熱模型、熱泵機組模型以及空調側負荷模型，分析了環(huán)路間的相互數(shù)學聯(lián)系。并通過VisualBasic語言做成一套地源熱泵設計分析程序軟件。埋地換熱器的計算程序是整個設計軟件的重要組成部分，埋地換熱器熱阻計算主要引入了以Kelvin的線熱源理論、柱熱源理論和數(shù)值解析理論等模型。通過計算程序分析

3、回填泥漿與管材的導熱系數(shù)、管井與U型管的幾何形狀和循環(huán)流體流量對管井熱阻的影響，以及模型之間的差異。埋地換熱器計算程序中引入了不同的導熱形狀因子，并通過G函數(shù)來確定管井井壁的溫度。在熱泵機組模型上，主要分析了熱泵機組蒸發(fā)器、冷凝器的換熱特性。針對目前地源熱泵的實際工程整體式機組的應用，分析了整體式機組(壓縮機與冷凝器)聯(lián)合工作的特性。分析了整體式地源熱泵機組制冷量、制熱量、制冷系數(shù)COP、供熱系數(shù)與埋管出口溫度關系。地源熱泵系統(tǒng)關鍵部分

4、是埋地換熱器的設計，埋地換熱器的換熱能力與建筑物負荷相關。本文在地源熱泵的設計軟件上引入動態(tài)負荷計算模型，可以逐時計算出建筑物的負荷，建立了埋地換熱器換熱量與建筑負荷的二次函數(shù)式。完成了三個換熱環(huán)路的銜接。 為研究垂直U型管埋地換熱器計算設計軟件的適用性，本課題對具體埋地換熱器的換熱能力進行了測試試驗。本文給出了埋地換熱器換熱量的測量方法，并通過試驗測試換熱能力數(shù)據(jù)與軟件計算值進行對比。通過分析比較可以看出，本文建立的垂直U型埋