夏热冬冷地区混合式地源热泵间歇运行及经济性研究

作     者：蒋仕强 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张泉

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：夏热冬冷地区 气候特征 负荷特性 混合式地源热泵 间歇运行 管群 经济性 

摘      要：常规能源日渐匮乏，环境问题越来越突出，国家可持续发展战略日益凸显，地源热泵技术作为可再生能源受到越来越多的关注与支持，地源热泵技术不仅是为了解决能源问题，而更重要的是为了改善环境问题。为了更好的利用这门技术，需要更加全面、更加贴近实际情况的对地源热泵的系统进行研究。 本文列举出了夏热冬冷地区典型五城市的全年温湿度分布情况，对夏热冬冷地区的气候特征进行了分析总结。结合夏热冬冷地区典型五城市的气候特点，利用Design Builder能耗模拟软件对某建筑在分处五地时的能耗进行建模模拟分析，得出夏热冬冷地区的建筑负荷的冷热负荷比为1.29～1.74，平均值为1.5。结合夏热冬冷地区负荷特性，总结出夏热冬冷地区混合式地源热泵（冷却塔+地埋管）系统的设计方法。 分析混合式地源热泵（冷却塔+地埋管）系统模块，分别建立冷却塔、地埋管钻孔内、地埋管钻孔外、地源热泵机组模型，计算夏热冬冷地区混合式地源热泵系统的性能参数。 结合混合式地源热泵（冷却塔+地埋管）系统的常规运行的五种开关机策略，分析在不同策略情况下的地热变化特性、水温变化情况、机组COP、地埋管换热量。 建立管群模式，分析比较管群模式下地源热泵系统的传热特性，重点比较在定埋管间距情况下直线型、矩形、方形管群埋管方式的管壁温度及埋管换热量，并且通过分析比较不同管群方式占地面积、水平开槽土方量、水平管总长度来优化管群模式。 最后通过以长沙地区某建筑为基础，分析比较：冷水机组与冷却塔+锅炉;空气源热泵机组;地源热泵机组+冷却塔这三种空调系统方案对比夏热冬冷地区混合式地源热泵的经济性。通过比较三种空调系统的初投资、运行费用运用静态投资回收期与动态投资回收期的方法分析混合式地源热泵系统的优势。