户式地源热泵系统设计问题和研究

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1、户式地源热泵系统设计问题和研究　　摘要：地源热泵是一项高效节能型、环保型并能实现可持续发展的新技术，它既不会污染地下水，又不会影响地面沉降。本文对地源热泵户式空调系统设计的几个关键问题进行了探讨，对系统的设计方法和运行控制技术进行了分析。关键词：地源热泵，系统设计，建筑节能Abstract:groundsourceheatpumpisanewtechnologyofhighefficiencyandenergysaving,environmentalprotectionandsustainabledevelopment,itdoesnotpollutethegroundwater,and

2、willnotaffectthegroundsettlement.Thispaperdiscussestheground-sourceheatpumpairconditioningsystemdesignofseveralkeyproblems,designofthesystemandoperationcontroltechnologyareanalyzed.Keywords:groundsourceheatpump,systemdesign,buildingenergyconservation中图分类号：TU831文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）一、引言7地源热泵

3、是地下土壤层为冷（热）源对建筑物进行供暖、供热水和空调供应的技术。地源热泵是一项高效节能型、环保型并能实现可持续发展的新技术，它既不会污染地下水，又不会影响地面沉降。地源热泵一年四季均能可靠的提供高品质的冷暖空气，为我们营造一个非常舒适的室内环境。因此，地源热泵空调得到了广泛的发展，尤其适合作为户式中央空调的冷（热）源。二、地源热泵空调系统设计1．地源热泵系统循环简介及选择地源热泵系统按其循环形式可分为：闭式循环系统、开式循环系统和混合循环系统。1.1闭式循环系统封闭循环系统是指冷（热）源侧的循环水在机组室外换热器与地源换热器间形成封闭循环。管道可以通过垂直井埋入地下150－200英尺深

4、，或水平埋入地下4－6英尺处，也可以置池塘的底部。在冬天，管中的流体从地下抽取热量，带入建筑物中，而在夏天则是将建筑物内的热能通过管道送入地下储存；所用管道为高密度聚乙烯管或其他防腐管道作为输送和地源热交换器材料。大部分地源热泵冷（热）源侧换热系统是采用封闭循环。1.2开式循环系统7开式循环系统是其管道中的水来自湖泊、河流或者竖井之中的水源，在以与闭式循环相同的方式与建筑物交换热量之后，水流回到原来的地方或者排放到其它的合适地点。1.3混合循环系统对于混合循环系统，地下换热器一般按热负荷来计算，夏天所需的额外的冷负荷由常规的冷却塔来提供。1.4循环系统选择闭式循环系统是一中比较稳定可靠的

5、常规循环系统，对地下水、地下环境没有污染，一般设计应优先考虑该循环系统。对于地下设计热交换空间不够充分，或垂直埋管困难等地下特殊情况，可考虑设计混合循环系统。2、地源热泵系统设计参数讨论关于（冷）热源侧水流量，要由最大得热量和最大释热量确定的。埋管中水流速的选取取决于埋管循环流程长度、埋管材料、管径大小、当地地源条件以及机组的特性要求。一般，如提高水流速度可适当增加换热系数，强化换热量，减小换热面积和换热管的耗材，但流速太快会增加循环水泵能量消耗。一般可取流速为0.65-1.5m/s。具体可当地条件进行优化分析与设计，其优化设计考虑的参数关系如下。复合能耗N=f（长度LLT、埋管材料Ma

6、、管径D、地源温度Te，地源热指标Ke，机组特性Type）三、地源热泵机组的设计7地源热泵的形式比较多，其中商用化最为广泛的是蒸汽压缩式热泵。对于户式地源热泵系统，以水-水系统为例，由一个室外机组和多个室内机组组成。该系统可以对每个空调室进行单独调节，满足各个空调室的要求，具有较好的节能效果。而变频户式地源热泵空调系统加上独立的新风系统是一很有发展前景的理想的节能舒适型户式中央空调系统。因而其优化设计具有极其重要的价值。传统的制冷系统设计方法是基于经验加实验为主。通常经验设计方法简便易行，对理论知识和实验条件等依赖性相对较小。然而经验设计方法不可避免地具有直接和可靠性低、稳定性差的缺点，

7、只适于产品的初步开发。而基于理论预测的优化设计技术可以有效。最优化方法就是在一切可行方案中选出最优方案的方法。在最优化设计中，表征方案的一切独立变量为设计变量。最优化方法就是研究如何合理地确定这些变量的方法。而评价方案优劣的指标决定于该方案所选定的设计变量，即该指标为设计变量的函数-目标函数。在系统优化设计中，设计变量的取值常常受到种种条件的限制，即约束条件。变频户式地源热泵空调系统由变频压缩机、冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀、室内机、