竖直埋管地源热泵空调系统的设计与运行研究

摘要

地埋管地源热泵系统在国内外得到广泛关注。但是，由于系统整体性的好坏受多方面因素影响，使得部分已投入使用的系统其运行效果并不理想。本文针对实际建筑的地埋管地源热泵空调系统，探究相关设计参数对系统的换热及运行效果的影响，实现各关键参数影响程度的量化，以期对系统实际工程设计提供参考。
　　论文以长沙地区某办公建筑为研究对象，在进行全年动态负荷模拟的基础上，利用GLD2012软件设计了竖直埋管地源热泵换热系统，并研究了土壤热物性、钻孔间距、钻孔深度及回填材料导热系数等关键参数在系统长期运行下对地下土壤温度的影响规律。结果表明：增大周围土壤导热系数、钻孔间距及钻孔深度均能改善由冷热不平衡所造成的地温累积现象；对于该建筑的地埋管换热系统，钻孔间距宜为4～5m，钻孔深度宜为70～100m；钻孔深度及钻孔间距对地下土壤温升的影响程度较大，而土壤热物性及回填材料导热系数的影响程度较小。
　　基于EnergyPlus平台构建了办公楼竖直埋管地源热泵空调系统仿真模型，对空调系统进行长期逐时运行模拟，探究了埋管总长度和管内流体流速对地埋管换热器进出水温度及水-水热泵机组耗功率的影响规律。结果表明：钻孔数量保持不变时，增大钻孔深度，夏季工况下地埋管换热器出水温度降低，冬季工况下换热器出水温度升高，提升了热泵机组的运行性能；增加埋管内流体流速，地埋管换热器的进、出水温差减小，热泵机组运行性能降低，对于该建筑地源热泵空调系统，埋管内流体流速为0.6m/s时最有利于系统运行。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究内容

第2章 办公建筑全年动态负荷模拟

2.1 Energyplus软件介绍

2.2 长沙地区某办公楼建筑模型的搭建

2.3 办公建筑全年动态负荷模拟结果分析

2.4 本章小结

第3章 竖直埋管地源热泵换热系统设计研究

3.1 GLD2012软件模块介绍

3.2 岩土热响应测试数据采集

3.3 竖直埋管地源热泵换热系统关键参数的设计分析

3.4 竖直埋管地源热泵换热系统参数选取

3.5 本章小结

第4章 竖直埋管地源热泵空调系统仿真模型的搭建

4.1 竖直埋管地源热泵空调系统环路构建

4.2 地埋管地源热泵系统部件模型

4.3 本章小结

第5章 竖直埋管地源热泵空调系统运行模拟分析

5.1 埋管总长度对地埋管换热器进出水温度的影响

5.2 埋管总长度对水-水热泵机组耗功率的影响

5.3 埋管内流体流速对地埋管换热器进出水温度的影响

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

硕士期间发表论文

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