地埋管地源热泵系统源侧火用分析

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1、第42卷第7期天津大学学报Vol.42No.72009年7月JournalofTianjinUniversityJul.2009地埋管地源热泵系统源侧火用分析陈雁，戴传山，赵军(天津大学机械工程学院，天津300072)摘要：建立了地埋管地源热泵系统的源侧热力学火用分析模型，模型中考虑了持续热扰动和环境温度变化对产出火用的影响，并对不同气候区域和不同埋深地埋管换热系统进行了火用分析．结果表明，长期运行时，环境温度的变化对火用增量有显著影响，合理控制热泵的运行时间可以使系统获得较高的火用增量；埋深的减小使泵耗功明显增加，甚至会高于系统从热源得到的火用增量，而埋深超过100m时，深度的增加对提

2、高火用增量来说并不经济．提出了地埋管换热器火用效比这一参数，对评价地埋管换热器获取火用增量的效率、经济性，以及确定地埋管地源热泵系统合理的运行时间有理论指导意义．关键词：火用增量；火用效比；地埋管地源热泵中图分类号：TK521文献标志码：A文章编号：0493-2137(2009)07-0567-07ExergyAnalysisonU-ShapedHeatExchangerinaGroundCoupledHeatPumpSystemCHENYan，DAIChuan-shan，ZHAOJun(SchoolofMechanicalEngineering，TianjinUniversity，Ti

3、anjin300072，China)Abstract：Anexergymodelforanalyzinggroundcoupledheatpumpsystemwassetup，inwhichtheeffectsofcontinuouscooling/heatingandtheambienttemperaturefluctuationweretakenintoaccount.ExergyanalyseswerecarriedoutfortheU-shapedgroundcoupledheatexchangerwithdifferentboreholedepthsandindifferent

4、climateregions.Theresultsindicatethattheambienttemperaturevariationhasagreatinfluenceontheannualnetgainofexergy，andthatahigherexergyoutputcanbeexpectedbycontrollingheatpumprunningtimeproperly.Areduceddepthleadstomoreelectricityconsumptionbe-causeofcirculationpumpingpowerincrement，evenlargerthanth

5、eexergyoutputintheupgradingprocess.However，deepgroundcoupledheatexchanger，forexample，largerthan100misneithereconomicalforthenetgainofexergy.TheconceptofexergyratiowasproposedasanevaluationcriterionfortheexergyoutputwhenaU-shapedheatexchangerisconsidered，whichisalsousefultodeterminetheproperoperat

6、iontimeforthegroundcoupledheatpumpsystem.Keywords：netgainofexergy；exergyratio；groundcoupledheatpump随着人们对环境问题的关注，可再生能源利用技[6]作，发展了多个地埋管换热模型，以求获得较准确术获得了快速发展，在这方面，地埋管地源热泵具有地描述地埋管传热特征的理论计算公式，为地埋管热[1]很好的代表性．地埋管地源热泵系统以浅层土壤为泵系统设计提供依据，比如Lund大学等提出的热响[7][8]热源，其热力性能主要受到当地水文地质条件的制应测试，以及方肇洪等获得的一些解析解．而有约，进而影响到整

7、个系统经济性．因此，以往的许多研关地埋管地源热泵系统的热力学分析的研究报道究主要以强化埋管侧的传热为目的，围绕埋管形较少．式[2]、埋管材料[3]、土壤的热物性[4]、回填材料和循环[9]Hepbasli等对地源热泵系统进行了较早的火用分[5]析研究，提出了不同形式的地源热泵系统火用分析的计工质的选取等多方面进行了大量的实验和理论工收稿日期：2008-04-25；修回日期：2009-01-09.基金项目：国家高技术研究发展计划（86