太阳能—地源热泵同井取蓄热系统模拟研究

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1、分类号学号M201373261学校代码10487密级硕士学位论文太阳能-地源热泵同井取蓄热系统模拟研究学位申请人姚治邦：学科专业：建筑与土木工程指导教师：沈国民副教授答辩日期：2015.5.25AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringSimulationStudyonSolarAssistedGeothermalHeatPumpswithSolarThermalBuriedPipeinTheSameWellCandidate:YaoZhiban

2、gMajor:ArchitectureandCivilEngineeringSupervisor:Assoc.Prof.ShenGuominHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年

3、月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要本文在传统地源热泵的基础上，提出供热工况下的取蓄热同井太阳能-土壤源热泵系统，太阳能释热地埋管与地源热泵取热地埋管处于同一个井

4、中，在供热工况下，太阳能系统和地源热泵系统协同工作，在取热的同时对土壤进行蓄热，从而起到调节土壤温度的作用，避免地源热泵因长期工作使土壤温度持续下降而导致系统失效的隐患。本文提出了取、蓄热同井太阳能-地源热泵系统的基本结构，基于武汉地区实际建筑物的冬季负荷，重点探讨该系统在供热工况下对土壤蓄热情况的影响，以及地埋管周围土壤温度分布的变化规律，结合Fluent模拟软件，对地埋管中与周围土壤的传热过程以及这一过程中土壤温度分布随时间变化情况进行数学模拟计算。以此分析察取、蓄热同井太阳能-地源热泵系统的实际供热效果。基于实际建筑热负荷，本文分别对蓄热期（10~11月）、建筑热负荷较小的供

5、热期（12月，初冬季节）、建筑热负荷较大的供热期（1.15~2.15，深冬季节），给出系统在不同时期的运行方式，并与传统双U型地源热泵的运行效果进行对比分析。同时，结合办公楼建筑工作日和周末运行情况的不同，分析取、蓄热同井供热系统针对办公楼建筑所展现出的优劣性。通过观察与分析，可以得出以下结论：本文提出的取、蓄热同井太阳能-地源热泵系统较之传统地源热泵系统将对土壤温度具有更显著的调节作用，供热系统长期运行时，系统也将保持更高的工作效率，同时有效避免传统地源热泵因长期使用造成土壤温度下降，导致系统失效的状况；针对办公类建筑的使用情况，还可以利用周末时间对土壤进行回热调节，具有灵活的供

6、热方式。关键词：太阳能-地源热泵同井取蓄热土壤蓄热数值模拟I华中科技大学硕士学位论文AbstractBacedonthetraditionalSolarAssistedGeothermalHeatPumps,weputforwardtheconceptofSolarAssistedGeothermalHeatPumpswithsolarthermalburiedpipeinthesamewell,whichputtheburiedpipeofGeothermalHeatPumpsandthepipeofSolarsystemtogetherinthesamewell.TheGeot

7、hermalHeatPumpssystemandtheSolarsystemworktogetherintheheatingcondition.HeatingstorageisinprogresswhiletheGeothermalHeatPumpsabsorbeheatfromearth,sothatthetemperatureofearthisregulatedandtheHeatPumpssystemfailurecausedbyfallingearthtemp