复合式地源热泵的系统描述及其控制方法

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1、复合式地源热泵的系统描述及其控制方法　　【摘要】复合式地源热泵系统具有节约用地、降低初投资、提高系统性能和运行可靠性的优点，应该加强对地源热泵复合式系统研究和开发，以促进其应用与发展。　　【关键词】地源热泵；系统；数值模型；神经网络　　本文选取一位于某地区的办公建筑作为模拟对象，利用DEST计算得全年逐时负荷，建立机组和冷却塔模型，采用FLUENT软件建立土壤换热器模型，将整个复合式地源热泵系统在FLUENT环境下进行计算，一方面获取神经网络模型所需要的训练和测试样本，一方面检验神经网络模型预测精度。同时，为了尽量减少计

2、算量，缩减计算时间，提高预测精度，本文采用相关系数法确定最优的神经网络模型输入参数，尝试建立多种模型确定最优神经网络结构。　　系统描述及主要模型建立　　本文选取一栋位于某市的办公建筑作为模拟对象，利用DEST计算其全年逐时负荷。本建筑最大冷负荷，全年累积冷负荷都明显大于热负荷，因此采用带有冷却塔的复合式地源热泵系统，土壤换热器根据冬季热负荷进行设计，并与冷却塔并联，冷却塔满足夏季冷负荷。机组采用Gordan冷冻机组功耗模型，冷却塔模型采用Merkel焓差法。　　土壤换热器数值模型建立　　本文在FLUENT软件下进行土壤换

3、热器数值模型的建立。在Gambit里面建立土壤换热器的几何模型，土壤换热器为单U形埋管，直管长度为60m，管内径为26mm，管外径为32mm，回填材料直径为200mm，深62m，土壤直径为6m。画好网格后，在FLUENT里面设置土壤、回填材料、管子和水的热物性参数，并定义各个面的边界条件。为减小计算量，本文沿对称面将其剖开，对称面设置为symmetry边界。　　系统运行模式　　数值模拟计算中，采用时间控制法，计算时间长度为4个周，每周周一至周五8：00至21：00运行。每天运行模式为8：00-11：00，14：00-17

4、：00，冷却塔运行，土壤换热器不运行；11：00-14：00，18：00-21：00，土壤换热器运行，冷却塔不运行。这些均通过在FLUENT里面运用UDF来实现。取其中土壤换热器运行时数据，作为后面神经网络的样本，共得到1680组数据。　　本文提出在复合式地源热泵并联系统中直接比较冷却塔与土壤换热器出口温度的控制方法。为实现这一策略，运用人工神经网络来实现土壤换热器出口水温的预测，通过建立不同的神经网络模型得出以下结论：　　人工神经网络可以用来准确预测土壤换热器的出口水温；　　以地下5米处进出口管外壁的温度，进出口回填材

5、料外壁温度和土壤换热器的进口温度为输入，以LM为学习算法，隐含层神经元数目为11的神经网络模型为本研究的最优模型。在此结构下，测试样本和训练样本的绝对误差均不超过℃，预测结果精度非常高，且模型具有较强的泛化能力。　　[1]JLund，Bheatpumpsaworldoverview[N].GHCBULLETIN，XX　　[2]杨爱，刘圣春.我国地源热泵的研究现状及展望[J].制冷与空调，XX，9：1-6　　[3]郝先栋，罗寿平，王从永.并、串联连接混合式地源热泵比较[J].制冷与空调，XX，23：42-45　　[4]谢郦

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