土壤源热泵数值模拟研究

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1、基于热平衡的复合式土壤源热泵系统运行策略研究摘要：针对土壤源热泵系统存在的热平衡问题，采用辅助冷热源组成复合式土壤源热泵系统是一种常规方案，但如何从设计到运行进行全面考虑，从而实现土壤热平衡的同时，又保证复合式系统的高效运行一直仍未深入解决。因此本文建立了冷却塔辅助土壤源热泵系统的仿真模型，针对复合式系统的设计方案及其运行策略进行分析。结果表明：对于既有土壤源热泵系统来说，若已按照夏季最大释热量设计地埋管长度，则可从热平衡需求出发选择冷却塔的容量；对于新复合式系统来说，按照冬季热负荷设计地埋管，而

2、以冷热负荷之差来选择冷却塔的方案比较合适，且当热泵机组进口水温超过26℃时开启辅助冷却塔方案为最优；此外，采用热泵机组承担全部冬季热负荷和部分夏季冷负荷，而冷水机组+冷却塔作为夏季补充的方案也可以取得较优的运行效果。综上可知，本文对于复合式土壤源热泵系统的设计和运行有很好的参考价值。关键词：复合式土壤源热泵系统；土壤热平衡；运行策略；TRNSYS中图分类号：TU831.3文献标识码：AAnalysisofoperationstrategiesofhybridground-coupledheatpu

3、mpsystembasedonsoilheatbalanceAbstract：Inordertosolvethesoilheatimbalanceproblemduringthecourseoflongtermrunningofgroundsourceheatpump(GSHP)system,itiscommontoaddanauxiliarycoolorheatequipmentstomeetthedemands.Evenafterlotsofapplicationsofhybridground

4、sourceheatpump(HGSHP)system,itisstillhardtoknowhowtogetthebestsolutionbecauseitissocomplicatedintermsofdesignandoperationstrategy.Sointhepaper,asimulationmodelwithcoolingtowerandGSHPsystemcombinedisusedtoanalyzetheheatbalanceproblemandhighenergyeffici

5、ency.Goodrunningstrategydependsongooddesign.Thereforethreekindsofsystemdesignsarepresentedfirstly,andthenaftersimulationofseveralcategoriesofrunningstrategiesoneachdesignsystem,wecangetthesoiltemperatureandsystemenergyusefortenyears.Throughtheanalysis

6、,itcanbeseenfortheexistedGSHPsystem,itisabestwaytoadoptthecoolingtowertolowerthesoiltemperature.ForthenewHGSHPsystem,therearetwobetterwaystodesign.Oneistodesignthegroundheatexchangeraccordingtoheatingloadinwinterandthenthecoolingtowerisselectedbasedon

7、thedifferenceofcoolingloadandheatingload.Inthiscase,severaloperationstrategiesaresuggestedandtheoptimizedisenteringwatertemperaturetoHPunitby26℃;TheotheroneisthecombinationofHPunitforheating&coolingbothandwaterchillerforcoolingonly.Aboveall,theresults

8、inthepaperarevaluableforthedesignandoperationofHGSHPsystem.Keywords：Hybridgroundsourceheatpumpsystem；soilheatbalance；operationstrategies；TRNSYS单一的土壤源热泵系统长期运行中遇到的由于建筑物冬夏负荷差异所造成的土壤逐年温度升高/降低问题已经成为制约该系统大规模广泛应用的瓶颈问题，综合现有的针对热平衡的研究文献可以看出：对于别墅用小规模项目而言