土壤源热泵系统土壤热平衡的评价方法研究

为了使土壤源热泵系统能够长期高效的运行,需要保持土壤以年为周期的热平衡,必要时需添加辅助冷热源。本文提出了一种土壤热平衡的评价方法,给出热平衡方程,并定义土壤年热平衡率,得出土壤热平衡点Δ_g~0,浮动范围80%Δ_g~0~120%Δ_g~0,其上下限分别对应冷临界地区和热临界地区。根据示范工程所做出的蓄热、供热、供冷实验数据,得出了系统的热平衡点为80%、浮动范围为65%~95%,这可作为衡量土壤热平衡的指标,并可评价得出太阳能季节性蓄热土壤源热泵(GCHPSSHS)系统适用于我国的严寒地区以及部分寒冷A区。基于年热平衡率的土壤热平衡评价方法可以分析添加辅助冷源和热源的土壤源热泵系统的土壤热平衡问题,并可用于评价系统的地区适用性,设计能保持土壤热平衡的高效系统。     

土壤源热泵热平衡的验证

针对土壤源热泵系统热平衡失调现象,提供系统类型和系统实际使用情况下冷热平衡的分析方法,验证土壤源热泵系统设计的合理性,确保土壤源热泵系统常年稳定、高效地运行。     

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。     

跨季节空气-土壤蓄热式热泵系统运行特性分析

为解决严寒和寒冷地区单供暖土壤源热泵系统长期运行出现的土壤温度逐年降低问题,在充分利用现有设备的基础上,新增蓄热系统,与原系统结合使用,形成跨季节空气-土壤蓄热式热泵系统,包括直接蓄热和间接蓄热2种类型。以石家庄某单供暖住宅楼为例,利用TRNSYS软件建立跨季节空气-土壤蓄热式热泵系统仿真模型,并利用实测数据对模型进行验证。通过正交试验得到蓄热式热泵系统以总费用为评价指标时的最优方案,分析系统在最优方案下连续运行10年时的性能。结果表明：在土壤温度为10.6℃时,设置直接蓄热系统后土壤平均温度上升为15.2℃,土壤热平衡率为80.7%;在土壤温度为8.3℃时,设置间接+直接蓄热系统后土壤平均温度上升为15.5℃,土壤热平衡率为84.8%;与燃气锅炉相比,直接蓄热式热泵系统、直接+间接蓄热式热泵系统分别可节约供暖费用223.20万元和191.12万元,与燃煤锅炉相比,蓄热式热泵系统的环境效益显著。     

沈阳玫瑰园土壤热泵系统设计

介绍了沈阳玫瑰园土壤热泵系统的设计、调试以及跟踪测试的情况。阐述了在东北地区冬季选择复合式系统的理由,指出运用设计软件进行地下温度模拟作为设计依据的必要性和确保地下热平衡的重要性,分析了土壤热泵系统的测试结果。     

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。     

某培训中心带辅助热源的地埋管地源热泵-太阳能耦合系统设计分析

基于寒冷地区实际工程的负荷特点,设计带辅助热源的地埋管地源热泵-太阳能耦合系统。采用费用年值法对系统进行经济性分析,获得2种热源冬季联合供热的最佳分配比例;对土壤全年热平衡情况进行计算,以土壤热平衡为目标,计算太阳能集热器面积。项目运行数据表明,系统运行稳定,土壤保持热平衡状态,且节能效益显著。     

可再生能源集中空调在居住类建筑中的设计应用研究

以武汉某住宅、商务小区为例,介绍可再生能源集中空调系统（土壤源热泵与冰蓄冷复合系统）的设计及应用。采用问卷形式,调查分析,给出“武汉市居住建筑空调运行情况表”,为夏热冬冷地区居住建筑的空调负荷计算提供参考。夏热冬冷地区冷热累计负荷相差较大,通过土壤热物性测试及负荷模拟计算,夏季须考虑增加其他方式消除多余的热量,保证土壤热平衡的需要。论证可再生能源集中空调在居住建筑中应用的优越性。     

夏热冬冷地区混合式地源热泵系统控制策略

建立用于某办公建筑的冷却塔辅助散热型混合式地源热泵系统模型,以夏热冬冷气候条件下的长沙、上海和武汉地区为例,模拟混合地源热泵系统分别以地埋管出水温度、地埋管出水与环境温差、冷却塔运行时段作为辅助散热启停的控制信号的控制策略,运行20年后地埋管附近土壤平均温度及机组性能。研究各控制策略对不同地区的适用性。结果表明,3种控制策略在夏热冬冷地区的不同地区均表现出对系统能耗和土壤温升相近的影响规律,且均可以通过合理的参数设施实现运行20年后土壤维持热平衡。     

冷却塔复合式地源热泵系统在西安某办公建筑中的应用

结合复合式地源热泵系统在西安某办公楼项目中应用的实例,从地质条件、热响应试验、冬夏季土壤的热平衡及运行情况等方面进行详细介绍,针对地源热泵系统的设计及使用提出一些参考建议.