[01817764]居住建筑地源热泵技术应用研究

该课题的主要研究内容如下： （1）应用建筑全能耗软件DEST对选定地域的居住类等功能建筑进行全年能耗模拟,对夏热冬冷地区建筑节能季节进行划分,分析影响地源热泵系统运行性能的建筑动态负荷的特征量参数。 （2）建立U形地埋管换热器与当量直径地埋管换热器的传热模型,在动态负荷下,对基于两种地埋管换热器传热模型的换热特性进行研究与分析。 （3）建立考虑地下水渗流的地埋管管群系统的传热模型,研究分析动态负荷下地下水渗流对地源热泵系统长期运行性能的影响。 （4）选取信阳、南京、长沙等作为典型代表城市,基于对地埋管管群系统长周期运行特性的研究,分析建筑负荷特性对地源热泵在夏热冬冷地区长期运行性能的影响。统的区域适应性研究提供理论基础。 该课题用建筑能耗软件DEST对夏热冬冷地区居住类建筑进行了全年逐时能耗模拟;在动态负荷下,对地埋管换热器传热模型进行了研究与分析;建立了考虑地下水渗流的地埋管管群系统传热模型,分析了地下水渗流对地源热泵系统长期运行性能的影响;从负荷总量的累积效应、负荷强度的变化特性、负荷的持续性这三个动态特征量的角度分析了负荷特性对地源热泵长期运行性能的影响。得出： 居住类建筑负荷总量的累积效应不明显,负荷强度较小且相对稳定,负荷的持续性较弱,地源热泵机组停机期间有利于土壤的自然恢复,有利地源热泵系统的长周期运行。 （1）在考虑同一动态负荷的前提下,将U型地埋管等价为当量直径地埋管,不同的地下水渗流条件下,当量管与U型管地下土壤温度场的分布情况、全年逐时出水温度大致相同,可以将U型地埋管等价为当量直径地埋管进行研究,以缩短模拟运算时间。 （2）无渗流情况下,地埋管管群系统周围的土壤温度场基本上是以地埋管为中心对称分布的,有渗流情况下的土壤温度场发生了形变;地下水的流动显著地降低了地埋管管群系统地下土壤的温度,地下水渗流速度越大,土壤中热量扩散的越快,地埋管的逐时平均出水温度越低;地下水渗流会对顺流方向的土壤造成热堆积,地下水渗流速度越大,对下游区域地埋管的换热效果影响就越小;地下水渗流有助于土壤温度场温度的均匀分布,地下水渗流速度越大,土壤温度场温度的分布越均匀,有利于地源热泵系统的长周期运行。 （3）地源热泵系统在夏热冬冷地区长周期运行,建筑负荷总量累积效应的特性参数 的值越大,地下土壤的平均温度越高,土壤的蓄热量越大;建筑负荷的持续性特征参数 的值越大,土壤温度场温度的分布越不均匀;建筑逐时负荷标准差特性参数 的值越大,供冷期地埋管的最高出水温度越高,供暖期地埋管的最低出水温度越低。 本文的主要创新点如下： （1）提出了负荷总量的累积效应、负荷强度的变化特性、负荷的持续性这三个建筑动态负荷的特征量参数,并分析了建筑负荷特性对地源热泵系统在夏热冬冷地区长期运行性能的影响。 （2）考虑了建筑的逐时动态负荷,将地源热泵机组的进、出口水温及建筑逐时动态负荷拟合成公式,通过编辑UDF程序控制FLUENT软件的运行,进而实现了通过地源热泵空调系统从土壤中进行取热和释热以满足建筑的冷热负荷需求。 （3）地源热泵系统在夏热冬冷地区长周期运行,建筑负荷总量累积效应的特性参数 的值越大,地下土壤的平均温度越高,土壤的蓄热量越大;建筑负荷的持续性特征参数 的值越大,土壤温度场温度的分布越不均匀;建筑逐时负荷标准差特性参数 的值越大,供冷期地埋管的最高出水温度越高,供暖期地埋管的最低出水温度越低。 该课题的主要创新点如下： （1）提出了负荷总量的累积效应、负荷强度的变化特性、负荷的持续性这三个建筑动态负荷的特征量参数,并分析了建筑负荷特性对地源热泵系统在夏热冬冷地区长期运行性能的影响。 （2）考虑了建筑的逐时动态负荷,将地源热泵机组的进、出口水温及建筑逐时动态负荷拟合成公式,通过编辑UDF程序控制FLUENT软件的运行,进而实现了通过地源热泵空调系统从土壤中进行取热和释热以满足建筑的冷热负荷需求。