严寒地区土壤源热泵系统供暖长期运行性能特性的分析

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1、国内图书分类号：TU833.1学校代码10213国际图书分类号：628密级：公开工学硕士学位论文严寒地区土壤源热泵系统供暖长期运行性能特性研究硕士研究生：王辉导师：李晓冬副教授申请学位：工学硕士学科、专业：供热、供燃气、通风及空调工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2013年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TU833.1U.D.C：628DissertationforaMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONLONG-TIMEOPERATIONALPERFORMANCEOFHEA

2、TINGFORGROUNDCOUPLEDHEATPUMPSYSTEMINSEVERECOLDAREACandidate：WangHuiSupervisor：AssociateProf.LiXiaodongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：Heating，GasSupplyin，Ventilation&Air-conditioningAffiliation：SchoolofMuni.&Env.EngDateofDefence：June,2013Degree-Conferring

3、-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要土壤源热泵技术是二十一世纪解决能源紧缺问题，实现国家可持续发展的绿色空调技术。随着人们节能意识的提高，该技术以其优良的节能和环保特性越来越受到青睐，并且其在我国很多地区已经得到了应用。但在我国严寒地区，建筑物冬夏季负荷相差较大，使用土壤源热泵系统将引起周围土壤温度的逐年降低，不利于热泵系统的长期运行，并且其高昂的初投资也受到了一部分人的质疑。本文将在已有研究的基础上，针对严寒地区采暖期使用土壤源热泵系统供热，其它季节土壤自然恢复情况下，

4、热泵系统长期运行性能进行探讨。为了研究土壤源热泵系统长期运行特性，本文使用TRNSYS软件对该系统进行了长期的数值模拟计算。首先在哈尔滨地区选择某一办公建筑，进行整个土壤源热泵系统的设计，包括地下埋管换热器系统、室内辐射地板采暖系统、相关设备选型等，在设计的过程中，为了系统运行良好，选用以前研究确定的最优设计参数，例如：钻孔直径、钻孔间距、管内流速等。在TRNSYS软件中建立整个土壤源热泵系统，根据设计所得的各项参数合理设定软件中模块参数，进行模拟计算。论文中包括两种方案：土壤源热泵系统带有一套埋管换热器，常年从一块土壤中取热；系统带有两套地下埋管

5、系统，以年为单位交替从两块土壤中取热。跟据模拟数据结果和图表，对两种方案的系统分别进行分析，主要包括：系统运行一个周期和多年土壤温度场变换情况、地埋管换热器出口换热介质温度变化、热泵机组COP变化等，最终确定了这两种方案可正常运行的最大年限。最后对热泵系统进行了初步的经济性分析，研究了土壤温度的降低对系统长期运行经济性的影响。本文为在严寒地区使用土壤源热泵系统供暖这一应用提供了部分理论依据，为该系统的深入研究和优化打下基础，并且在一定程度上可成为实际工程的参考。关键词：土壤源热泵系统；严寒地区；TRNSYS模拟；长期运行特性-I-哈尔滨工业大学工学

6、硕士学位论文AbstractThegroundsourceheatpumpisoneofgreenair-conditioningtechnology，whichcansolvetheshortageofenergyandrealizethesustainabledevelopmentofourcountyin21stcentury.Withtheimprovementofawarenessofenergyconservation，peoplehavepaidalotofattentiontotheenergysavingandenvironmen

7、talprotectionfeaturesofthistechnology.Butintheseverecoldregions，thelong-timeapplicationofgroundcoupledheatpumpwillcausethetemperaturedecreaseofthesurroundingsoil，becausetheloaddifferencebetweensummerandwinterseasons，andthelowtemperatureofsoilwillinfluencethelong-timeoperationo

8、fheatpump.Basedonthepreviousresearch，thispaperwilldiscussthel