基于土壤热平衡的混合式地源热泵系统控制方案研究

基于TRNSYS软件平台建立了以冷却塔为辅助散热装置的混合式地源热泵系统模型,以长沙地区某办公建筑为例,模拟了系统运行20年的地埋管附近土壤平均温度及机组性能。研究了循环水温控制、循环水与环境温差控制和冷却塔运行时间控制3种冷却塔启停控制方案对热泵系统运行能耗和土壤热平衡的影响,对各方案下的运行参数进行了优化。结果表明,使用带冷却塔的混合式地源热泵系统运行能耗低,并且能够有效消除土壤热量累计效应;采用以循环水温为控制信号的方案时系统运行能耗更低、冷却塔运行时间更短。     

垂直埋管地源热泵系统的后期检测与研究

对已投入运行1年以上的广西某大学垂直埋管地源热泵系统进行检测与研究。检测结果表明:随着系统垂直布局于地埋集管两侧的地能井数增加,平均每米井深换热量减少;系统在制冷工况与制热工况下每米井深的换热量进行比较相差较大;螺杆式热泵机组通过土壤源垂直埋管系统释热,其能效比明显优于通过冷却塔释热的能效比,而且环境温度越高越明显。     

冷却塔辅助冷却地源热泵技术经济分析

由于土壤温度的全年温度变化特性，地源热泵比空气源热泵具有更高的COP。但是当建筑以冷负荷为主时，若完全依靠地源热泵来供冷，则地下埋管换热器和热泵机组的初投资均比较高，热泵系统的循环效率也较低。采用辅助冷却复合地源热泵系统，可有效降低系统投资，提高系统的运行节能效果。在部分负荷时，完全依靠地源热泵供冷，在峰值负荷或冷负荷较大时，启用辅助冷却装置，使辅助冷却装置和地源热泵机组联合运行。分析表明，采用冷却塔辅助冷却复合地源热泵系统在系统初投资和运行费用方面都具有一定的优势。     

空气——土壤双源热泵系统在我国北方地区的应用

土壤热不平衡是制约地埋管地源热泵在北方地区长期可靠运行的关键问题。耦合空气源补热器的复合地埋管地源热泵系统可充分利用土壤源和空气源的优势,从根本上解决该问题,满足用户供暖、供冷和供生活热水需求。空气源补热器从高温空气中取热,可运行于直接补热、结合热泵机组补热、结合热泵机组供暖和结合热泵机组供生活热水4种模式,通过增加补热和减少取热两方面维持土壤热量平衡。以TRNSYS为平台搭建系统模型,分析了该系统的长期运行特性及其在哈尔滨、长春、沈阳等不同地区的适用性。结果表明:该系统可较好地维持土壤热平衡;机组供暖COP为3.26~3.83,相对燃煤锅炉+分体空调系统节能率为24%~34%;系统初投资低,新增空气源补热器初投资仅占2%~3%,相对燃气锅炉辅助供暖和太阳能集热器辅助补热的复合系统具有较好的经济性。该系统是一种经济可靠、清洁高效的供暖空调形式,有助于地埋管地源热泵系统在北方地区的合理推广及应用。     

地源热泵机组冬季运行工况实测与分析

<正>0引言地源热泵是以大地作为热源和热汇,夏季热泵机组将室内的热量通过地埋管换热器排到土壤中,冬季通过换热器从土壤中吸收热量,供用户侧使用。由于地表数米几下的土壤温度几乎常年保持不变,因而使得土壤源热泵空调系统在运行中具有较高的性能系数。这对于降低建筑供热和空调能耗、减少CO2排放量及保护环境具有重大的意义。     

夏季地源热泵系统间歇运行时土壤自调节分析

通过实验,研究了夏季工况下地埋管地源热泵系统1:2间歇运行与1:1间歇运行时的土壤热平衡自调节能力。研究结果显示,对此系统而言,1:2间歇运行在保持良好换热量的基础上,能较好地实现土壤温度场的恢复,而1:1间歇运行时,地埋管换热器的换热效果会越来越恶化。研究结果表明,通过人为合理地控制热泵机组的间歇运行,能够强化换热过程,保持热泵机组的使用效率,较好地解决土壤热平衡问题,可为地埋管地源热泵系统运行方案的制定提供参考。     

被动房中太阳能辅助地源热泵系统的应用研究

针对内蒙古阿尔山一座超低能耗被动房建筑展览馆,利用TRNSYS软件分别建立传统地源热泵系统仿真模型和太阳能—地源热泵耦合系统仿真模型,对比分析两种系统运行10年间的地埋管周围土壤温度、地埋管吸热量、热泵机组COP。结果表明:太阳能—地源热泵耦合系统比传统地源热泵系统热泵机组COP提高了0.22,地埋管周围土壤温度提高了19.31℃,验证了该系统的可行性与节能性。     

埋管设计对寒冷地区地埋管地源热泵系统性能的影响

基于动态系统仿真软件TRNSYS开发了地埋管地源热泵系统性能预测软件。以山西省贺职地区一个铁路站房的地埋管地源热泵系统为例,利用该软件计算分析了埋管间距和埋管深度对地埋管地源热泵系统长期运行性能的影响。结果表明:不采用补热措施时,地埋管地源热泵系统在寒冷地区长期运行将导致土壤温度持续降低且无法自主恢复,热泵机组的制热量和COP持续降低,室温不保证时间逐渐增加。增大埋管间距和埋管深度可延缓土壤平均温度和系统供热性能的下降,但不能遏止地埋管地源热泵系统性能的衰减。     

土壤耦合式热泵系统设计及经济性分析

介绍了土壤耦合式地源热泵系统的工作原理,着重对地热换热器和压缩机的设计进行研究,提出利用太阳能集热器、冷却塔与热泵机组组合运行,以提高运行效率。对地源热泵系统的经济性进行了分析。     

某工程土壤源热泵间歇运行的测试研究

土壤源热泵系统作为一项节能、环保的空调系统方式,目前已得到广泛应用.然而土壤源热泵系统的埋地换热器受土壤物性影响较大,连续运行时热泵机组的冷凝温度或蒸发温度会受土壤温度的影响发生波动,从而导致热泵机组和系统的能效比发生变化.笔者以实际工程为测试对象,重点分析了土壤源热泵系统间歇运行对机组和系统能效比EER的影响,得出在该工程土壤源热泵系统间歇运行测试条件下,机组EER基本稳定在4.5之上,系统EER基本维持在2.5左右,达到了较高的运行效率.     

混合土壤热泵在长江流域的应用前景

混合土壤热泵包括埋地换热器和冷却塔两部分，埋地换热器用于供热，而冷却塔和埋地换热器共同制冷。从理论上来说，山于冷却塔承担了一部分冷负荷，从而减少了埋地换热器的数量，节省了初投资。本文首先介绍了混合土壤热泵的工作原理及其特点，然后比较了混合土壤热泵与水源热泵的初投资，并分析了其运行费用，得出当系统容量小丁616kW时，混合土壤热泵在经济上和技术上具有明显优势的结论。在此基础上，从地理环境、气候条件及技术优势和环保的角度讨论了混合土壤热泵在长江流域及其周围地区的发展优势，展望了混合土壤热泵在该地区的发展前景。     

土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统

以平衡电网负荷、削峰填谷及利用可再生浅层地热能为基本出发点,提出了土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统的新设想.该集成系统将蓄冷装置与地下埋管换热器合二为一,在夏季空调工况时,利用电力低谷时段的廉价电力,将冷量全部或部分储存到土壤中,以供白天用电高峰期空调使用;在需供冷的过渡季,系统按土壤耦合热泵系统的供冷工况运行,将系统的冷凝热排至土壤中,为冬季供暖储备热量;供暖季节,系统按土壤耦合热泵系统的供暖工况运行,土壤作为热泵系统的低位热源.介绍了该集成系统的形式、技术特点及核心研究内容,并在前期研究工作的基础上对影响集成系统运行特性、冷量损失的因素进行了较全面的总结.     

基于冷却塔辅助换热的地源热泵空调设计探讨

本文结合工程实例,探讨了采用冷却塔作为辅助换热设备的地源热泵空调系统设计方法,并从空调负荷计算、地源热泵主机选型,土壤换热系统设计,冷却塔选型以及冷却塔的运行策略等方面介绍了该地源热泵空调系统的设计思路,以期为以后的地源热泵空调系统设计提供参考。     

Experimental study of a solar-assisted ground-coupled heat pump system with solar seasonal thermal storage in severe cold areas

This paper presents the experimental study of a solar-assisted ground-coupled heat pump system (SAGCHPS) with solar seasonal thermal storage installed in a detached house in Harbin. The solar seasonal thermal storage was conducted throughout the non-heating seasons. In summer, the soil was used as the heat sink to cool the building directly. In winter, the solar energy was used as a priority, and the building was heated by a ground-coupled heat pump (GCHP) and solar collectors alternately. The results show that the system can meet the heating-cooling energy needs of the building. In the heating mode, the heat directly supplied by solar collectors accounted for 49.7% of the total heating output, and the average coefficient of performance (COP) of the heat pump and the system were 4.29 and 6.55, respectively. In the cooling mode, the COP of the system reached 21.35, as the heat pump was not necessary to be started. After a year of operation, the heat extracted from the soil by the heat pump accounted for 75.5% of the heat stored by solar seasonal thermal storage. The excess heat raised the soil temperature to a higher level, which was favorable for increasing the COP of the heat pump.     

上海虹桥站地埋管地源热泵系统设计与分析

结合虹桥站土壤源热泵系统的地埋管换热器设置方案,分析了地埋管换热器的换热性能、换热效率,土壤温度变化特性以及系统运行特点与可靠性,阐述了铁路客站工程应用土壤源热泵系统的优势和应注意的系统特性。     

台湾办公建筑冬季蓄能混合式地源热泵空调节能潜力分析

系统整理了台湾各地的平均地温,重点研究冬季蓄能混合式地源热泵(STES-HyGCHP)系统在台湾办公类建筑中的运行策略与节能潜力。在夏季和过渡季节的部分时间用地埋管取代冷却水塔,在冬季通过冷却水塔和地埋管联合运行带走土壤积蓄的热量并储存"冷"能,可解决土壤热容失衡问题也可提高空调主机效率。经过eQuest模拟和全年逐时迭代计算,在台南应用混合式地源热泵系统,模拟案例的全年空调系统耗能最高可降低5.85%,利用尖峰和离峰电价差,可实现电费降低7.44%,在台北这两项数值分别为3.21%和4.71%,并证实该系统为具备可持续运行的能力。地下水流动的影响和经济性在文中并未涉及。     

地埋管地源热泵运行工况参数的确定方法

针对目前地埋管地源热泵运行工况参数取值标准不明确的问题,提出了基于全年能耗模拟与基于季节能效比两种比较确定方法,将地源热泵系统与空气源热泵系统、冷水机组加锅炉系统的能耗进行比较,进而确定地源热泵的合理设计工况参数,以保证地源热泵的节能性.以南京地区某建筑为例,计算出地源热泵系统合理的季节能效比.     

复合式土壤源热泵地埋管换热器性能影响因素

以配置冷却塔的复合式土壤源热泵为研究对象,建立了地埋管换热器简化计算模型。分析了地埋管换热器管内水流量、进水温度、土壤初始温度、地埋管连接形式对其性能的影响。探讨了地埋管换热器与冷却塔的联合工作特性。     

Long term operation of a solar assisted ground coupled heat pump system for space heating and domestic hot water

This paper introduces a solar-assisted ground-coupled heat pump (SAGCHP) system with heat storage for space heating and domestic hot water (DHW) supply. The simulation results of the system's detailed operating performance are presented. The optimization of the system design is carried out by the TRNSYS and a numerical simulation is performed for continuous operation of 20 years under the meteorological conditions of Beijing. Different control strategies are considered and the operational characteristics of each working mode are studied. The simulating results show that the long term yearly average space heating efficiency is improved by 26.3% compared to a traditional ground coupled heat pump (GCHP) system because the solar thermal collecting system is used to elevate the thermal energy in the soil and to provide direct space heating with heat storage. At the same time, the underground heat load imbalance problem for a heating load dominated GCHP is solved by soil recharging during non-heating periods, while extra solar energy is utilized to supply DHW. The flexibility and high efficiency of the SAGCHP system could offer an alternative for space heating and DHW supply by heat pump technology and solar energy in cold winters of northern China.