合肥地区典型建筑能耗模拟及其混合式地源热泵运行方法研究

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1、合肥地区典型建筑能耗模拟及其混合式地源热泵运行方法研究张勇陈正顺合肥工业大学建筑设计研究院安徽合肥230009摘要：指出地源热泵运行时，其地埋管换热器全年吸/排热平衡的重要性，混合式地源热泵在工程应用时，主要作用之一是维持地埋管换热器的全年“热平衡”。通过对合肥地区几类常见的典型建筑进行全年能耗模拟，得出不同建筑冬、夏季地埋管换热器吸/排热的比例，结合某具体混合式地源热泵实验，分析出基于全年地埋管换热器“热平衡”的不同类型建筑应用混合式地源热泵的控制方法和控制参数。关键词：混合式地源热泵；热平衡；控制方法；能耗模拟Typicalconstructionenergyconsumptionsimu

2、lationandHGSHPoperationmethodstudyinHeFeiareaZHANGYong，CHENZhengShun.HFUTInstituteofArchitecturalDesignAnHuiHeFei230009Abstract:PointedouttheimportanceofthebalancedoftheGSHP’sgroundheatexchangerheatabsorptionandheat-removalinawholeyear,HGSHPinprojectapplication,oneofleadingrolesisthemaintenanceofgro

3、undheatexchangerannual“thermalequilibrium”.CarriesontheannualenergyconsumptionsimulationtotheHeFeiareaseveralkindofcommonmodelconstructions,obtainsthedifferentconstructionwinter,theproportionofgroundheatexchangerheatabsorptionandheat-removalinawholeyear,withaconcreteHGSHPexperiment,analyzesbasedonth

4、eannualgroundheatexchanger“thethermalequilibrium”differenttypeconstructionapplicationHGSHP’scontrolmethodandcontrolledvariable.Keywords:HGSHP;thermalequilibrium;controlmethod;energyconsumptionsimulation0.引言地源热泵被“认为”是一种利用地能的空调形式，但在工程应用中有很多失败的案例，很多是因为地埋管周围的岩土温度逐年升高（降低），导致地埋管换热系统的瘫痪，主要原因是由于地源热泵在地下水流动缓慢

5、地区使用时实质上是一种转移冬、夏季空调负荷的“蓄能”空调。近年来，在夏季空调冷负荷大于冬季空调热负荷的地区大量的采用了地源热泵地埋管加冷却塔辅助散热的工程，这种地源热泵形式称之为混合式地源热泵系统（HGSHPs），该形式的地源热泵的出现主要有以下两点目地：1.缓解传统地源热泵地埋管的“热堆积”现象，降低地源热泵空调系统的初投资和地埋管的占地面积[1]；2.平衡地埋管全年热平衡，维持地源热泵长期运行的稳定与效率。一般混合式地源热泵的研究重点是基于地埋管全年热平衡的控制方法与控制参数的研究[2]，但是，即使在同一地区同等气候条件下，不同类型的建筑有不同功能与不同的空调运行方式，也就是针对不同的建筑

6、，混合式地源热泵也应该有具体的控制方法与控制参数。1.混合式地源热泵的控制策略分析混合式地源热泵冷却塔与地埋管具体的连接形式与冷却塔的选型已经比较成熟，详见文献[3]。本文重点讨论混合式地源热泵控制方法与控制参数，具体的控制原则有以下三点：1.充分利用室外环境气候，提高整个高空调体统的运行效率；2.平衡地源热泵地埋管周围岩土的热平衡提高整个地源热泵系统运行周期内的运行效率；3.改善地源热泵地埋管的换热效率，通过减少或停止向地埋管周围土壤排热以缓解地埋管周围的“热堆积”现象，即提供时间让地埋管周围换热区域的岩土的热量向周围扩散或被地下水带走。根据以上原则，以充分利用室外环境气候，提高空调系统运行

7、效率为目的，可以根据夏季进入机组冷凝器的冷却水的温度与室外环境大气湿球温度温差来控制冷却塔与地埋管的运行方式，充分利用室外环境给冷却水降温以提高制冷机组效率；以平衡地埋管周围岩土的冬、夏季的热平衡为目的，可以设定地埋管出口水温或者设定地源热泵机组运行时间段来控制冷却塔与地埋管的运行方式；以改善地埋管周围岩土换热效果减少热堆积为目的，可以设定地埋管运行时间段或者根据地埋管出口的水温来控制地埋管与冷却