空氣源蓄熱式土壤源熱泵系統模擬研究

關 鍵 詞:暖通空調論文
資料等級:空氣源蓄熱式土壤源熱泵系統模擬研究
發布時間:2016-5-4
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空氣源蓄熱式土壤源熱泵系統模擬研究

1 前言
嚴寒地區的建筑供熱量非常巨大,單獨應用土壤源熱泵供熱,會因從土壤取熱量過大,造成土壤溫度逐年降低,同時熱泵供熱性能及供熱效果也將逐年下降。為此,太陽能耦合地源熱泵供熱系統被提出并得到國內外學者的高度關注,該系統將太陽能跨季節土壤蓄熱技術與土壤源熱泵技術相結合,不但能實現可再生能量的跨季利用,滿足土壤全年總取熱量和總排熱量平衡,還可提高取熱前土壤溫度,從而提高熱泵工作性能。但在實際應用中,太陽能收集要受到多種因素制約,如氣象條件、地理位置、集熱器價格及集熱器安裝條件等,對于太陽能資源較少或沒有集熱器安裝空問的建筑,則不能應用該系統。
嚴寒地區夏季氣溫有時也較高,除太陽能外,自然空氣能量也可作為熱源進行土壤跨季節蓄熱。因此,本文提出空氣源蓄熱式土壤源熱泵系統,僅需在原土壤源熱泵系統上加設室外的風機盤管、循環泵及管路等,即可建立新系統。設備安裝方便,投資低,只要空氣溫度較高便可蓄熱,但蓄熱效果比太陽能蓄熱低。空氣源跨季節土壤蓄能技術,近年在國內才被提出,國外還未有相關報道,楊濤提出了利用自然冷源直接供冷系統,將冬季空氣冷量存入土壤,夏季取出直接供冷,研究結果表明空氣源跨季節土壤蓄冷能夠實現,系統節能效果顯著 。穆康針對武漢地區應用土壤源熱泵引起的土壤溫度逐年升高情況,將供熱期之后的自然空氣冷量存人土壤,降低土壤溫度,實現了土壤的全年熱平衡 J。由于目前的研究尚處在初期摸索階段,而且少有蓄熱研究。因此,本文以哈爾濱某單獨住宅建筑為對象,建立新系統模型,模擬并分析空氣源蓄熱式土壤源熱泵供熱系統的全年運行特性,為嚴寒地區采用新能源供熱提供理論依據。
......
5 結論
(1)提出了空氣源蓄熱式土壤源熱泵系統,利用自然空氣熱量向土壤蓄熱,可避免采用太陽能蓄熱所受到的限制,該系統為嚴寒地區應用地源熱泵供熱提供了新途徑;
(2)建立了全年仿真模型,經模擬計算和分析,冷凝器平均出口溫度在40~43℃ ,系統的供暖保證率達到99.5%,熱泵性能系數為3.99,系統供熱性能系數為2.56。可見,系統能滿足供熱需要,運行穩定可靠;
(3)室溫控制策略不僅提高了室內溫度的舒適性,還使得土壤溫度在系統停止階段有一定程度的恢復,充分發揮了系統的節能潛力;
(4)通過供熱前蓄熱可明顯提高埋管周圍土壤溫度,改善熱泵運行條件。通過系統運行可以實現全年土壤以年為周期的熱平衡;
(5)蓄熱主要受空氣溫度影響,溫度越高,蓄熱效果越顯著。反之也可利用空氣源向土壤蓄冷,該系統可應用于其它全年總取熱量與總排熱量相差較大的地區,能夠得到較好的運行效果。
編輯評價
提出了空氣源蓄熱式土壤源熱泵系統,該系統將夏季自然空氣熱量蓄存于土壤中,冬季再由熱泵取出供熱,即實現了可再生能源的移季利用又能解決嚴寒地區應用土壤源熱泵引起的土壤全年總取熱量與總排熱量失衡的問題。為研究系統運行特性,建立了系統全年仿真模型,并以哈爾濱某建筑為例進行了模擬計算。結果表明,經移季蓄熱埋管管壁處土壤溫度升高了3.2~C,顯著改善了熱泵運行條件,使得供暖保證率達到了99.5% ,熱泵性能系數為3.99,系統全年供熱性能系數為2.56。證明了該系統在嚴寒地區應用是可行的。
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