發(fā)布時(shí)間：2018-11-08 08:05

【摘要】：建筑領(lǐng)域能耗在總能耗中大約占有1/3比例，轉(zhuǎn)變建筑領(lǐng)域的發(fā)展模式，將可再生能源與建筑領(lǐng)域相結(jié)合，已經(jīng)成為發(fā)展節(jié)能建筑的必然趨勢(shì)。與其他可再生能源相比，淺層地?zé)崮芫哂匈Y源儲(chǔ)量豐富、能源供應(yīng)穩(wěn)定、開(kāi)發(fā)技術(shù)相對(duì)成熟、開(kāi)發(fā)成本相對(duì)低廉等眾多優(yōu)勢(shì)，理應(yīng)得到大力推廣。但在地源熱泵系統(tǒng)實(shí)際工程應(yīng)用中，單U型地埋管所需地表面積約為建筑空調(diào)面積的1/5~1/3，同時(shí)地源熱泵的初投資較高，只鉆孔費(fèi)用就約占系統(tǒng)初投資的1/3。故如何更有效的利用地表面積、強(qiáng)化地埋管的換熱性能是地源熱泵技術(shù)發(fā)展的核心課題。 本文基于天津市氣象數(shù)據(jù)，利用TRNSYS計(jì)算出建筑物逐時(shí)負(fù)荷并搭建了地源熱泵系統(tǒng)仿真模型，分析了不同鉆孔深度下的鉆孔數(shù)量、熱泵機(jī)組及系統(tǒng)性能系數(shù)、運(yùn)行能耗和占地面積等。研究給出了基于建筑物負(fù)荷，結(jié)合單孔循環(huán)水流量、每米鉆孔換熱量通過(guò)迭代計(jì)算鉆孔數(shù)量的方法，當(dāng)鉆孔深度高于300m時(shí)，再增加鉆孔深度并不能有效減少鉆孔數(shù)量，故鉆孔深度為300m時(shí)，每米鉆孔換熱量最高；系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行十年，土壤平均溫度隨著鉆孔深度增加先增加后減小，增加鉆孔深度可有效緩解土壤平均溫度的增加；冬季熱泵機(jī)組COP與冬季系統(tǒng)COP均隨鉆孔深度增加先減小后增大，鉆孔深度為60m時(shí)冬季系統(tǒng)COP最大；夏季機(jī)組COP與夏季系統(tǒng)COP均隨鉆孔深度先增加后減小再增加，鉆孔深度夏季系統(tǒng)COP60m時(shí)最小，200m時(shí)最大；對(duì)系統(tǒng)冬夏季能耗及總能耗進(jìn)行分析，系統(tǒng)冬季運(yùn)行能耗隨鉆孔深度增加而增加，鉆孔深度100m最低；系統(tǒng)夏季運(yùn)行能耗隨鉆孔深度增加先增大后減小，鉆孔深度100m能耗最低；系統(tǒng)運(yùn)行總能耗基本隨鉆孔深度增加而增加，鉆孔深度100m時(shí)，最低，但每年能耗逐年降低；地埋管換熱器初投資隨鉆孔深度增加而急劇增加，鉆孔深度為150或200m時(shí)為100m的1.5倍左右，且占地面積隨鉆孔深度增加而降低，鉆孔深度為150或200m時(shí)為100m的0.5倍左右，綜合考慮運(yùn)行能耗和初投資，在地表面積允許時(shí)，優(yōu)先選用鉆孔深度為100m，，但當(dāng)?shù)乇砻娣e有限時(shí)，可將鉆孔深度延伸至150或200m。并將鉆孔深度與占地面積、系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用和地埋管換熱器初投資的關(guān)系擬合為公式。 另外，針對(duì)地埋管結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題，對(duì)螺旋形地埋管換熱器與傳統(tǒng)地埋管換熱器進(jìn)行了模擬和實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析。我們得出如下結(jié)論：由模擬和實(shí)驗(yàn)可知，在不同流量下入口水溫較高時(shí)，即夏季工況下，螺旋形地埋管管內(nèi)換熱均得到強(qiáng)化，單位時(shí)間單位質(zhì)量水的放熱量均高于光管，平均提高約13%左右，但螺旋形地埋管換熱器每米鉆孔換熱量不占優(yōu)勢(shì)；當(dāng)入口溫度較低時(shí)，螺旋形地埋管換熱器每米鉆孔換熱量均高于光管，且螺旋管內(nèi)換熱效果隨入口溫度的降低而增強(qiáng)，故螺旋管換熱器更適用于冬季取熱工況；對(duì)螺旋形地埋管換熱器進(jìn)行了連續(xù)運(yùn)行和間歇運(yùn)行工況的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，間歇運(yùn)行時(shí)，平均放熱量比連續(xù)運(yùn)行約提高15.7%，故優(yōu)先選擇間歇運(yùn)行；對(duì)螺旋管結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，給出了優(yōu)化建議。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TU83

【共引文獻(xiàn)】

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4 張開(kāi)黎,王如竹,于立強(qiáng);垂直埋管土壤源熱泵供熱供冷實(shí)驗(yàn)與分析[J];流體機(jī)械;2001年09期

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4 范蕊;土壤蓄冷與熱泵集成系統(tǒng)地埋管熱滲耦合理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

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3 王京;太陽(yáng)能土壤耦合熱泵系統(tǒng)集熱與蓄熱分析[D];山東建筑大學(xué);2011年

4 趙進(jìn);中埋地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行特性分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];河北工程大學(xué);2011年

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6 徐永軍;重慶地區(qū)復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用及控制策略研究[D];重慶大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：2317878