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土壤源热泵系统及其基于冷却塔的HGSHPS的运行性能分析

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土壤源热泵系统及其基于冷却塔的HGSHPS的运行性能分析

作者：曹辉河北工程大学

学位级别：硕士

当今世界对可再生能源开发的呼声越来越高,土壤源热泵技术作为发展可再生能源的重要技术手段之一,备受瞩目。我国土地广袤,土壤构造和气候各异,分为五大气候区,研究不同地区的土壤源热泵系统的运行性能有重要的意义。通过探究土壤源热... 详细信息

当今世界对可再生能源开发的呼声越来越高,土壤源热泵技术作为发展可再生能源的重要技术手段之一,备受瞩目。我国土地广袤,土壤构造和气候各异,分为五大气候区,研究不同地区的土壤源热泵系统的运行性能有重要的意义。通过探究土壤源热泵系统多年运行后土壤温度的变化情况,从中判断是否需要对该土壤源热泵系统添加辅助热源或冷源。针对土壤源热泵系统的适应性,秉着让土壤源热泵系统的全年总吸热量和总放热量达到相平衡的信念,本文主要采用模块化动态系统模拟软件TRNSYS对土壤源热泵系统及其基于冷却塔的复合土壤源热泵系统（HGSHPS）的运行性能进行分析,研究分析系统内各物理量和变量之间的关系,找到能让该系统达到高效运行模式时该系统影响因素的参数设置关系。用TRNSYS软件建立土壤源热泵系统模型,根据GSW120型号热泵提供的参数,利用EES软件计算,求出在不同负荷条件下,预测值与产品样本提供的参数值之间的相对误差,验证了用TRNSYS软件建立的土壤源热泵系统的精确性。采用De ST软件建立办公建筑的能耗模型,模拟出该办公建筑的全年负荷特性。完成关于该办公建筑的土壤源热泵系统的参数设计,将确定的参数值输入到TRNSYS软件中。该土壤源热泵系统的办公建筑的模拟地点分别为哈尔滨市、北京市和武汉市,模拟分析该系统的土壤温度随年份的变化情况;模拟分析该系统地埋管峰值出水温度随年份的变化情况。针对武汉市,建立基于冷却塔的HGSHPS的系统模型,模拟分析系统连续运行20年的过程中,当冷却塔承担不同负荷比例时,分析土壤温度、ASPF（系统全年性能评价系数）、热泵机组功耗,系统功耗随时间的变化情况。当冷却塔承担负荷比为90%时,热泵机组总功耗最小。当冷却塔承担负荷比为50%时,复合系统的总功耗最小,系统运行效率最高,此时ASPF的平均值为3.066。对基于冷却塔的HGSHPS模型,分别探讨系统在不同的控制模式下连续运行20年过程中土壤的温度变化情况。对在不同工况下运行的系统进行能耗分析、优化分析和经济性分析。论文分析得出的结论对土壤源热泵系统的合理设计与能耗预测具有参考意义。

关键词：土壤源热泵系统运行性能负荷比复合土壤源热泵系统运行模式

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土壤源热泵系统的分析

太阳能学报 2009年第6期30卷 732-737页

作者：王欣红毕月虹张华北京工业大学建筑工程学院北京100124 上海理工大学制冷研究所上海200093

对组成土壤源热泵系统的3个回路以及整个系统的制冷和制热工况进行了全面的分析,分别给出了它们的损失、效率、损率、损系数以及热力学完善度的表达式。结果表明:在对系统进行分析时,必须将这几个指标结合起来使用。在整个... 详细信息

对组成土壤源热泵系统的3个回路以及整个系统的制冷和制热工况进行了全面的分析,分别给出了它们的损失、效率、损率、损系数以及热力学完善度的表达式。结果表明:在对系统进行分析时,必须将这几个指标结合起来使用。在整个系统中,损率最大的部件是压缩机,而效率与热力学完善度最低的却是土壤热交换器。因此,压缩机和土壤热交换器是整个系统改进的首要对象。

关键词：土壤源热泵系统 [火用]分析 [火用]指标

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土壤源热泵系统负荷失衡调研分析

土壤源热泵系统负荷失衡调研分析

中国建筑学会建筑热能动力分会第二十一届学术交流大会

作者：王泽江李龙吴彦满意同圆设计集团有限公司黄河河口管理局垦利黄河河务局黄河河口管理局利津黄河河务局山东建筑大学

基于节能环保、有效利用可再生能源的优势,土壤源热泵技术在我国得到了较大规模的应用。针对北方地区土壤源热泵系统在实际工程中普遍存在的负荷失衡问题,以山东省日照市某土壤源热泵实际工程为例,通过对其长期实际运行数据和建模计算... 详细信息

基于节能环保、有效利用可再生能源的优势,土壤源热泵技术在我国得到了较大规模的应用。针对北方地区土壤源热泵系统在实际工程中普遍存在的负荷失衡问题,以山东省日照市某土壤源热泵实际工程为例,通过对其长期实际运行数据和建模计算结果的整理分析,对土壤源热泵系统在设计及运行中的负荷失衡问题进行了深入研究。

关键词：土壤源热泵系统北方地区运行调研负荷失衡模拟

来源： cnki会议评论

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土壤源热泵系统适用性及影响因素分析

土壤源热泵系统适用性及影响因素分析

作者：许攀天津大学

学位级别：硕士

在我国能源结构消耗中,建筑能耗占社会总能耗的40%左右。在能源消耗的过程中,产生的环境污染问题越来越受到人们的关注。土壤源热泵技术作为一种清洁、节能、高效、可再生的新能源技术,在城市建设领域进行积极的开发、研究和推广应用,... 详细信息

在我国能源结构消耗中,建筑能耗占社会总能耗的40%左右。在能源消耗的过程中,产生的环境污染问题越来越受到人们的关注。土壤源热泵技术作为一种清洁、节能、高效、可再生的新能源技术,在城市建设领域进行积极的开发、研究和推广应用,有着深远的意义。近年来,虽然土壤源热泵技术在我国进入了大规模的推广应用阶段,但是由于我国幅员辽阔,南北气候差异较大,如果土壤源热泵系统在不同区域的应用一旦不当,其优势可能得不到充分发挥,甚至会造成初投资浪费。本文采用TRNSYS软件模拟天津某办公建筑的土壤源热泵运行情况,通过实测值和模拟值的对比,验证了所建模型的正确性。利用该模型,模拟了不同气候区典型办公建筑土壤源热泵系统长期运行情况,并分析其适用性。以哈尔滨为代表的严寒A区,土壤源热泵系统常年运行后埋管区域的土壤平均温度逐渐下降,降低了系统冬季运行效率,不适宜单独使用该系统;在以沈阳为代表的严寒B区和以北京为代表的寒冷地区,在土壤源热泵系统的寿命期限内,能高效稳定的运行;在以南京为代表的夏热冬冷地区和以广州为代表的夏热冬暖地区,土壤源热泵系统在持续运行数年后,系统运行效率明显下降,不利于土壤源热泵系统持续高效的运行。针对土壤源热泵系统在不同地区的适用性分析,本文从建筑累计冬夏季冷热负荷比、埋管深度、埋管间距、土壤导热系数和回填材料的导热系数等方面,研究影响土壤源热泵系统应用和推广的因素。发现当建筑的逐时累计冷负荷与累计热负荷之比在0.4.5:1之间时,机组地埋管向地下土壤取、排热量基本平衡,土壤源热泵系统能持续高效的运行;随着埋管深度和埋管间距的增加,土壤平均温度的温升有所降低;土壤导热系数在有限的变化范围内,其对土壤平均温度影响并不大;同时还发现,要保证地埋管换热器的换热性能,回填材料的导热系数要大于钻孔外土壤的导热系数,但并不是越大越好。

关键词：土壤源热泵系统 TRNSYS 适用性影响因素

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土壤源热泵系统模拟和经济性评估研究

流体机械 2010年第1期38卷 75-80页

作者：黄兵杨昌智湖南大学湖南长沙410082

在线源理论的基础上建立了土壤源热泵系统的模拟模型,该模型可以用于土壤源热泵系统的全年运行模拟,预测土壤源热泵系统的能耗情况;对于土壤源热泵系统的经济性评估,提出了地下换热器换热成本的概念,并导出了地下换热器换热成本的通用... 详细信息

在线源理论的基础上建立了土壤源热泵系统的模拟模型,该模型可以用于土壤源热泵系统的全年运行模拟,预测土壤源热泵系统的能耗情况;对于土壤源热泵系统的经济性评估,提出了地下换热器换热成本的概念,并导出了地下换热器换热成本的通用计算方法。本文中的模型可以对土壤源热泵系统的设计方案进行经济性评估,以便设计人员选取经济性较好的方案。

关键词：土壤源热泵系统模拟地下换热器换热成本经济性评估

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土壤源热泵系统冷凝热回收的优化研究

低温与超导 2010年第1期38卷 61-66页

作者：李满峰周国峰范波华北水利水电学院环境与市政工程学院郑州450011 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

文中提出了一种土壤源热泵冷凝热回收系统,能够减少冬夏两季土壤源热泵系统从土壤冷热源排放吸收热量不均对土壤温度场所造成的影响,并结合火用平衡方程建立了土壤源热泵系统冷凝热回收的优化模型。基于此模型,探讨了系统冷凝器和地下... 详细信息

文中提出了一种土壤源热泵冷凝热回收系统,能够减少冬夏两季土壤源热泵系统从土壤冷热源排放吸收热量不均对土壤温度场所造成的影响,并结合火用平衡方程建立了土壤源热泵系统冷凝热回收的优化模型。基于此模型,探讨了系统冷凝器和地下埋管的优化配置,通过模拟计算对该系统在制冷工况下改进前后的运行情况进行了分析对比,结果显示土壤源冷凝热回收系统应用于实际工程能够提高整个系统的COP以及火用效率。

关键词：土壤源热泵系统冷凝热回收火用效率

土壤源热泵系统设计方法研究与地埋管换热器参数优化

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土壤源热泵系统设计方法研究与地埋管换热器参数优化

作者：王震辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

地源热泵系统作为一项节能环保的技术,越来越被人们所熟知,可以有效的解决一些国家的能源危机、提高能源使用率。目前,国内外关于地源热泵技术方面研究的热门课题之一是地源热泵系统在不同地区、不同气候条件下的适用性问题。本课题主... 详细信息

地源热泵系统作为一项节能环保的技术,越来越被人们所熟知,可以有效的解决一些国家的能源危机、提高能源使用率。目前,国内外关于地源热泵技术方面研究的热门课题之一是地源热泵系统在不同地区、不同气候条件下的适用性问题。本课题主要做了以下研究工作： 1.分析土壤源热泵系统地埋管换热器的传热机理,为TRNSYS模拟软件模拟系统运行奠定理论基础;2.以TRNSYS模拟软件为平台,建立整个土壤源热泵系统模型,逐时分析建筑物的动态负荷变化,得出建筑物所需的冷热负荷。研究系统化土壤源热泵系统设计方法,并通过实际运行的项目检测数据,分析整个系统的运行情况;3.利用TRNSYS模拟软件,研究在不同气候区,针对寒冷和夏热冬冷气候区,寻找两个典型城市—西安和无锡,研究地埋管换热器侧进出水温度的限值问题;4.采用费用年值法,分析经济性,寻找机组最大出力,耗功最小,经济最合理时候,所对应的地埋管换热器侧进出水温度的限值,提高土壤源热泵系统效率,对系统进行优化分析。本课题通过理论分析,试验数据和模拟分析,得出以下主要结论： 1.地埋管换热器的地下传热是一个复杂的过程,地埋管换热器中的循环液在土壤中是一个非稳态传热过程,推导出蓄热器中某一节点的温度表达式;2.通过岩土热响应测试,可知在上海和无锡地区土壤的初始温度较高,而西安地区的土壤初始温度较低。在上海和无锡地区,建筑物的冷热负荷不平衡,夏季冷负荷明显多余冬季热负荷,这与室外气象条件有关,在土壤源热泵系统设计过程中,需要添加辅助热源—冷却塔,以保证地埋管侧吸排热量相等。 3.在寒冷气候区的西安市,对比分析不同地埋管换热器进出口水温的限定值,通过分析能耗和经济性,费用年值最小的即为最佳温度限值。所以,在寒冷气候区,冬季工况地埋管换热器最佳进口温度宜在5℃以上,而夏季工况地埋管换热器出口温度适宜在32℃以下;4.在夏热冬冷气候区的无锡市,机组出力最大和费用年值最小所对应的夏季工况下地埋管换热器出口的最佳温度宜在31℃以下,而冬季工况地埋管换热器进口温度适宜在4.5℃以上。

关键词：土壤源热泵系统 TRNSYS 系统化设计温度限值费用年值

建筑一体化降膜冷却器热特性及与土壤源热泵耦合性能研究

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建筑一体化降膜冷却器热特性及与土壤源热泵耦合性能研究

作者：孙凯中国矿业大学

学位级别：硕士

作为传统空调系统的替代方案,土壤源热泵系统(GSHP)越来越受到世界各国的关注。但对于在夏热冬冷地区以冷负荷为主的建筑,土壤源热泵长期运行将导致土壤热失衡。冷却塔作为辅助冷源与土壤源热泵系统耦合可有效解决这一问题,但冷却塔噪声... 详细信息

作为传统空调系统的替代方案,土壤源热泵系统(GSHP)越来越受到世界各国的关注。但对于在夏热冬冷地区以冷负荷为主的建筑,土壤源热泵长期运行将导致土壤热失衡。冷却塔作为辅助冷源与土壤源热泵系统耦合可有效解决这一问题,但冷却塔噪声大,占用空间且影响建筑美观。因此,提出一种建筑一体化降膜冷却器,研究其热特性并作为辅助冷源与土壤源热泵系统耦合,对降膜冷却器与土壤源热泵耦合系统的工程实际应用起着至关重要的现实意义。本文通过理论分析、实验验证和数值模拟多种研究方法,开展了建筑一体化降膜冷却器热特性及与土壤源热泵耦合性能研究。利用CFD技术,建立了建筑一体化降膜冷却器的传热传质数值模型。通过Fluent-TRNSYS协同仿真,在TRNSYS系统仿真平台,将降膜冷却器与土壤源热泵系统耦合,建立了以年为单位的跨季节蓄冷仿真模型。主要内容如下:(1)阐述降膜冷却器冷却原理,提出了一种建筑一体化降膜冷却器,搭建了工程尺度的建筑一体化降膜冷却器实验系统,确定实验系统运行方案。对降膜冷却器夜间运行期间的实验数据进行绘图和分析。(2)建立降膜冷却器的传热模型,介绍了冷却器数值模拟相关的数学模型。建立建筑一体化降膜冷却器传热传质的数值模型,采用稳态求解器进行求解计算。与实验数据对比验证了所建立数值模型的可靠性,分析了冷却器进口质量流量、冷却器面积、室外风速和室外空气湿度对降膜冷却器换热效果的影响。(3)基于徐州地区一栋小型独立建筑,将降膜冷却器作为辅助冷源与土壤源热泵系统相耦合,提出了一种新型降膜冷却器与土壤源热泵耦合系统。通过Fluent-TRNSYS协同仿真,在TRNSYS仿真平台搭建降膜冷却器与土壤源热泵耦合系统仿真模型。对所建立的系统模型进行十年的运行模拟,得出土壤平均温度、地埋管进出口温度和机组COP运行数据。并通过与单一土壤源热泵系统运行数据进行对比分析,验证在夏热冬冷地区将降膜冷却器作为辅助冷源与土壤源热泵耦合,可以有效的抑制土壤温升,保障热泵机组长期稳定、高效的运行。

关键词：降膜冷却器建筑一体化土壤源热泵系统 Fluent-TRNSYS协同仿真

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土壤源热泵系统施工阶段质量控制研究

土壤源热泵系统施工阶段质量控制研究

作者：朱渊太原理工大学

学位级别：硕士

改革开放以来,我国经济建设取得了巨大的成就,令世界感叹。时至今日,虽然我国经济的增长速度仍然位居世界前列,但是诸多制约我国经济发展的因素已经浮出水面。日益恶化的环境和紧缺的能源是制约我国经济发展的重要因素。如何协调发展、... 详细信息

改革开放以来,我国经济建设取得了巨大的成就,令世界感叹。时至今日,虽然我国经济的增长速度仍然位居世界前列,但是诸多制约我国经济发展的因素已经浮出水面。日益恶化的环境和紧缺的能源是制约我国经济发展的重要因素。如何协调发展、能源和环境三者之间的关系是我国急需解决的问题。土壤源热泵系统作为一种新型的绿色环保低能耗的采暖制冷设备,可以大大降低建筑物能耗、减少环境污染,是推动我国发展建筑节能的重要手段。在目前能源紧缺和保护环境的大背景下,研究土壤源热泵系统施工阶段的质量控制,提高土壤源热泵系统的可靠性具有重大的意义。土壤源热泵系统利用取之不尽、用之不竭的大地热能为建筑物供热制冷,以其优越的环保节能特点得到社会的普遍认同,并作为国家“十二五”重点推广项目在全国范围内推广应用。由于土壤源热泵在我国建筑市场中应用时间短、施工队伍素质良莠不齐等因素的影响,土壤源热泵系统的质量一直是人们关注的焦点。本文通过分析土壤源热泵系统的施工质量特点,结合经典的质量管理理论,分析影响土壤源热泵系统施工质量的关键因素,提出合理的质量管理措施和提高土壤源热泵系统工序质量的办法。其具体内容如下： 1仔细分析土壤源热泵系统的质量特点和施工质量特点,从安全性、适用性、可靠性、耐用性、经济和环保性能等方面找出土壤源热泵系统质量控制的主要内容,并结合戴明、米兰、克劳斯比等质量管理大师的经典质量管理理论,为土壤源热泵系统施工阶段的质量管理工作指导方向。 2结合建设工程实例,分析施工现场需要做的各种质量管理工作,并剖析整个施工工艺，将施工工艺合理的分解为若十道工序,针对每道工序的具体工作内容和工作特点,给出相应的质量管理措施和质量标准。并统计质量改进前后的效果,确保质量改进的方向,为土壤源热泵系统的质量控制工作提供现场资料。 3分析土壤源热泵系统工序质量对土壤源热泵系统整体质量的作用和意义,结合实际施工现场情况,运用SPSS软件进行统计分析,提出改进土壤源热泵系统工序质量的具体办法,并对比改进工序质量前后的质量效果,丰富土壤源热泵系统质量控制工作的手段,为土壤源热泵系统质量管理工作标准化、规范化提供现场数据和质量控制手段,提高土壤源热泵系统的施工质量。

关键词：建筑节能土壤源热泵系统质量管理工序质量