地源热泵间歇运行方式对地温恢复和机组能效的影响研究

优化地源热泵的运行管理策略,降低土壤热不平衡对地源热泵机组性能的影响,是保证地源热泵机组长期稳定高效运行的重要措施.以天津市某办公楼的地源热泵系统为研究对象,对其多年运行之后的土壤温度变化和系统能效变化进行了模拟分析,分析比较了不同间歇运行方案下得到的土壤温度和热泵机组能效的变化.结果表明,地源热泵机组连续运行30年时,土壤温度受热不平衡的影响,呈逐年波动式上升,前15年上升幅度较大,后15年增幅较缓.地源热泵系统间歇运行将有利于地温的恢复,机组的启停比对地源热泵系统土壤温升的累计影响显著大于运行起止时间对土壤温升的影响.研究结果可为地源热泵系统的运营管理提供重要参考与借鉴.     

土壤排取热量不均衡地区地源热泵系统应用研究

对于土壤排取热量不均衡地区,地源热泵应用过程中常会出现土壤热失衡问题,该问题严重制衡了地源热泵系统在该地区长期高效稳定运行。针对此类地区土壤排取热量严重失衡的特点,同时基于土壤排取热量平衡的理念,提出太阳能对土壤进行全年补热的地源热泵—太阳能耦合系统,并通过一个典型工程案例对地源热泵—太阳能耦合系统的设计思路、技术方案、运行策略、经济性能等方面进行了分析与研究。结果表明,相比于常规能源系统,本项目地源热泵—太阳能耦合系统每年可节能308万kWh,节约运行费用47.64万元,节能率达72.13%,节能减排及环境、社会效益非常显著,以期为土壤排取热量不均衡地区地源热泵系统的相关研究及其工程应用提供参考。     

独立双埋管太阳能辅助土壤源热泵系统模型建立与影响因素分析

太阳能辅助土壤源热泵复合系统是严寒寒冷地区实施清洁供能的重要手段之一。在该系统中,太阳能集/蓄热系统与土壤源热泵系统有不同的连接方式和运行模式,太阳能系统的运行时间直接影响土壤的热恢复程度。本文基于TRNSYS平台建立了可全年进行蓄热的太阳能辅助土壤源热泵复合系统,提出了独立双埋管土壤蓄热器模拟计算方法,并与现场测试数据进行了对比验证。基于大连市公共建筑实际工程,通过正交试验设计及TRNSYS模拟全面研究了系统运行参数,得到对系统运行能耗与土壤温度变化率有重要影响的运行参数并分析了其影响规律。结果表明：系统运行能耗与冬季热泵供水温度、负荷侧水流量、土壤侧水流量均呈正相关,与夏季热泵供水温度呈负相关;当累计供热供冷量比为1.31时,系统运行能耗与蓄热启动温度呈负相关;当累计供热供冷量比为2.32时,与蓄热启动温度为正相关;当累计供热供冷量比为1.77时且蓄热启动温度为35℃时,系统运行能耗最低。土壤温度变化率与蓄热启动温度呈负相关。应根据系统累计供热供冷量比来相应调节太阳能系统运行时间和运行参数。     

地下水渗流速度对地埋管地源热泵系统的影响

以某体育场为例,建立地埋管地源热泵系统中长期运行模型,进行为期10年的系统模拟运算,得到该区域土壤温度场变化规律。结果表明:渗流速度对于地埋管地源热泵系统地理管换热器及土壤换热影响较大,地下水渗流速度为15 m/a时,运行3~4年后,换热井所在区域的土壤温度场将趋于稳定,由此可判断在地下水渗流较充分的区域,地埋管地源热泵有条件达到土壤冬夏季热量平衡。     

基于TRNSYS的太阳能-热泵联合供热水系统运行性能研究

基于TRNSYS软件建立了太阳能与空气源热泵联合供水系统模型,模拟了长沙地区某学生宿舍不同季节水箱内的水温变化及运行能耗特点。结果表明,所选取的时间-温差控制方案下该系统各个月的水温基本上可以满足用户需求。通过比较各供热水系统各月吸收太阳热量、热泵能耗、各个部件能耗,得出夏季热泵能耗最少,太阳能利用率最高,该系统节约能源最多。研究结果对掌握太阳能供热水系统性能及改善整个系统的设计与控制具有参考价值。     

空气源热泵辅助吸收式地源热泵系统的适用性分析

针对严寒地区集中供热系统能源利用效率低的问题,结合该地区应用地源热泵系统存在土壤吸/排热不平衡的问题,本文提出将一次网的高温蒸汽(热水)作为吸收式热泵发生器热源的地源热泵系统,利用空气源热泵保障地下换热系统热平衡。介绍了复合系统的运行模式,确定了系统的运行控制策略,选取哈尔滨地区某办公建筑对系统的全年运行性能进行分析。通过计算,系统平均综合性能系数为2.1,相比传统的供暖空调方式节能33.1%。该系统全年运行土壤取/排热不平衡率为3.8%,可以保证土壤温度场以年为周期的热平衡;系统可以长期稳定运行。     

跨季节土壤蓄冷-土壤源热泵系统长期运行特性实验研究

为解决土壤源热泵在长期运行条件下土壤热失衡导致的运行效率下降问题,针对夏热冬冷地区的特点,提出一种利用室外风机盘管将冬季或过渡季室外空气中的冷量存储于土壤中的跨季节蓄冷-土壤源热泵系统。利用地埋管换热系统的相似模型实验台,进行了系统运行3年的供冷、供暖、蓄冷工况实验,综合分析了埋管进出口水温、气温、土壤温度、土壤及埋管换热量、单位埋深换热量等参数,研究系统的长期运行特性。研究显示:3年的土壤平均温度分别上升0.14℃、0.22℃、0.20℃,总体来说升高幅度较小;蓄冷时的室外气温越低、土壤与室外空气的温差越大,蓄冷效果越好;埋管进出口平均温差、土壤平均温度变化、土壤换热量、埋管换热量、单位埋深换热量的大小关系一致。研究结果表明,跨季节蓄冷维持了土壤的长期热平衡,系统的长期运行效果较好。     

地温可恢复性对土壤源热泵运行的影响

在地源热泵运行过程中,利用间歇过程,弥补土壤传热慢的缺陷。土壤源热泵间歇运行时间可以改变土壤温度的变化规律,增强传热并实现更佳的热泵运行工况。实验是在冬季运行工况下进行的,着重对间歇运行条件下地温变化趋势进行研究。     

住宅地源热泵系统设计及冬季运行性能分析

本文对扬州某住宅小区地源热泵系统进行了设计计算,测试并评估了地源热泵系统的冬季运行性能,结合小区全年空调能耗数据分析了系统的热平衡问题。结果表明:该地源热泵系统需要1 087口竖井进行换热,测试期间地埋管出口水温为8.5～9.0℃,机组性能系数为3.67～4.17,系统性能系数为2.66。系统性能系数较低的主要原因可能是:一方面,结合测试数据得出,低部分负荷率下系统小温差大流量运行,导致水泵能耗较高;另一方面,结合小区全年空调能耗数据得出,系统冬季取热量和夏季放热量不平衡,导致土壤温度有所下降。     

广州地区热泵辅助太阳能热水系统性能分析

基于广州市典型气象年参数,计算了广州地区太阳能热水系统集热器的适用面积,结果比通常太阳能厂商所推荐的面积值要大得多。按平均太阳能热水器面积值计算有14.5%的天数不能保障加热至所需温度,需较多的补充加热量。采用空气源热泵补充加热,随太阳能热水器加热面积减小,需补充加热耗电量增加。采用太阳能和空气源热泵热水系统的节电率相对直接电加热或水源辅助热泵补充加热的系统优势增大。     

混合式地源热泵系统在办公建筑中的应用

本文结合混合式地源热泵应用于办公建筑的具体工程实例,进行了具体的方案设计、经济性和可行性的分析.并借助于GLD软件,进行了地埋管详细计算以及土壤换热器的设置,最终确定了系统的埋管数量.     

防护工程垂直U形地埋管换热性能的实验研究

为探讨防护工程垂直U形地埋管的换热性能,利用某地下工程地源热泵实验台,对比分析了两种工况进出口水和土壤温度的变化规律。结果表明:24 h连续运行时,埋管单位孔深换热量逐渐降低;间歇12 h运行时,钻孔初始时局部单位孔深换热量与连续运行时相差较大,而总时间内钻孔平均单位孔深换热量要大于连续运行。建议防护工程在应对突袭时采用连续运行模式,并将热稳定时间和该时间内的单位孔深换热量作为工程地埋管系统应突处理能力的评价指标之一,但工程长期使用时应采用间歇运行模式。该工程本次实验测得的热稳定时间为14 h,14 h内换热量为1 310.4 k J/m。     

浅谈海水在热泵空调系统中的应用

对于我国具有丰富海水资源的沿海城市来说，海水温度冬季较室外温度高，夏季较室外温度低，因此若能将海水应用于空调系统中，海水应该说是一种天然理想的冷热源。目前国外尤其是瑞典对海水源热泵的研究与应用已有二十几年的历史，而国内在这一方面尚缺乏实验研究。本文以青岛某厂综合楼海水源热泵工程为例，分析了该系统的工作原理，并对海水应用中的问题进行了简要的探讨。     

土壤温度场对垂直单U形埋管换热性能的影响分析

针对广州地下50m以内土壤温度场,研究广州地区土壤温度的分布特性和变化规律,建立垂直单U形地埋管地下换热区域温度场的三维稳态和瞬态传热模型,模拟冬季工况下埋管区域土壤温度场的分布情况,分析不同土壤初始温度对地埋管换热器埋管深度的影响。最后,计算某一别墅工程动态负荷,选用GLHEPRO3．0进行为期30年的系统运行模拟,分析地下埋管区域土壤热平衡对埋管换热性能的影响,从而为广州地区推广使用土壤源热泵系统的长期高效运行提供理论参考。     

Experimental investigation of the cooling performance of a ground source heat pump system in Denizli, Turkey

The ground source heat pump system (GSHP) is installed at PamukkaleUniversity in Denizli, Turkey. The U-bend ground heat exchanger pipe length of 225 m was buried in soil at 110 m depth. In the 2008 cooling season, performance coefficients of the heat pump and the system were determined in the range of 3.1-4.8 and 2.1-3.1, respectively. The values of solar radiation, external temperature, relative humidity and wind speed were measured continuously. The relations of performance coefficients of ground source heat pump according to the meteorological data including solar radiation, wind speed, relative humidity and external temperature with this experiment were revealed exactly. The results of this study fulfil the lack in the literature.     

土壤源热泵适用性分析

分析了土壤源热泵的初投资和地埋管占地面积问题,以及机组运行后土壤温度和系统COP变化等情况,然后与传统闭式冷却塔对比做了运行费用分析,最后提出了土壤源热泵的适用范围。     

多联式热泵驱动热管复合供热装置的实验研究

本文提出多联式热泵驱动热管的新型供热循环方式。该方式的特征是采用空气源热泵直接驱动串联式热管散热器供热。为验证该供热方式可行性,本文基于额定功率为2.5 k W的压缩机和9台热管散热器搭建了实验台,在不同工况下进行测试。测试结果表明:新型供热装置启动速度较快,当室外温度为-10℃时,系统运行36 min时,热管散热器表面温度即可达到45℃。热管散热器温度均匀性好,除1#、9#散热器存在过冷、过热现象外,其余散热器之间温差约为1℃。同时系统传热温差小,并能在除霜工况下正常运行。     

地源热泵系统水平埋管间距的确定

采用 ANSYS 有限元方法对水平埋管与土壤之间的换热进行分析,求出水平埋管的热扰动半径和埋管间距,并用成都建筑节能中心地源热泵系统运行后的实测数据进行对比分析加以验证,得到较准确的符合成都地区地质状况条件的水平埋管间距。     

地源热泵地埋管周围土壤温度特性研究

针对地源热泵系统在夏热冬暖地区长期运行可能引起的地下温度场热量累积问题,提出地源热泵系统通过制冷、停机和制热3种工况的交替运行这一解决措施。采用有限长线热源模型,并利用迭加原理,对钻孔不同深度处、距离钻孔中心不同半径处及不同运行策略下U形埋管地下换热器周围温度场的变化进行研究。对指导地源热泵系统的工程运用具有实用价值。     

不同埋管形式下能量桩热力学特性模型试验研究

桩埋管式地源热泵（也称能量桩）是一种可以节省地下空间和施工埋管费用的新技术,目前在国内外得到了一定的应用。然而,针对其在干砂中的传热特性和力学特性的研究却相对较少。基于模型试验方法,对不同埋管形式下,干砂中钢筋混凝土桩的传热特性及其力学特性进行了对比模型试验研究。试验测得桩体、桩周土体的温度变化规律,桩体应变和桩体热应力的变化规律,并对比分析了温度影响下基桩的极限承载力。试验研究结果表明,同样输入功率条件下,不同埋管形式相比,W型和螺旋型桩的应力变化和桩顶沉降量均较单U型桩要大。