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1、水利电力施工机械 第21卷 第1期 总第79期 2000No11试验研究X地热源热泵冬夏暖冷联供试验研究重庆建筑大学 刘宪英 张素云 胡鸣明 丁勇【摘要】 介绍了自行建设的10kW地热源热泵系统的试验装置及测试仪表,测试数据的处理方法,冬季供暖及夏季供冷的效果测试,夏季变水量运行的试验结果。采用能量平衡结合热传导方程,并辅以管群修正系数,建立了浅埋竖管地热源热泵系统传热模型,按径向和管长方向建立了二维传热方程用于计算过渡季大地温度场的恢复情况,并将数学模型计算值与实测值进行了比较。【关键词】 地热源热泵 冬季供暖 夏季供冷 过渡季大地温度场 传热模型1 前言蛇
2、形换热盘管。地下埋管换热器按总换热量地热源热泵是以大地为热源的热泵。冬季通10kW设计,所有埋管均采用普通PVC管,壁厚过热泵将大地中的低位热能提高,对建筑供暖,同2mm,采用塑料焊接和丝扣两种连接方法,套管直时蓄存冷量,以备夏用;夏季通过热泵将建筑内的径DN50～90mm,水路系统管直径DN15～热量转移到地下对建筑进行降温,同时蓄存热量,25mm,进入套管的水流向可以改变。该试验装置以备冬用。中国大陆夏热冬冷地区供冷和供暖天地面安装了两台自行改装的水—空气热泵空调22数大致相当,冷暖负荷基本相同,采用地热源热泵器,分别设置在26m和52m的房间内。水侧换系统可以充分发挥地下土壤蓄能系统的
3、作用,实热器一台为钎焊板式换热器,一台为套管式换热3是一种节能、对环境无害的绿色空调技术,符合当器。2台水泵为ISG15-80型,流量0.5～2m/h,前可持续发展战略的要求。扬程8～20m,电机功率为0.18kW。为满足不同文献[1]介绍了地源热泵地下埋管换热器的试验工况要求,管路系统均用阀门控制,两台空调研究情况,本文主要介绍2年来地热源热泵系统器可单独运行,可并联运行;可单排管运行,可几冬夏暖冷联供测试及研究内容。排管同时运行,亦可水平单独运行。试验装置的2 试验装置及测试仪表平面布置及埋地套管形式如图1所示。2.1 试验装置2.2 测试仪表[1]系统流量测试采用经容积法严格标定的1级
4、根据竖埋单管试验结果,套管式换热器比U形管换热器传热效率高20～25%,故试验装置精度的转子流量计;空调器瞬时耗电量用0.5级采用了埋深10m的套管式换热器5排15根埋管,精度的D26-1型功率表,累计耗电量用经电力局错排布置,间距1.5m,孔洞与套管之间的缝隙用严格标定的精密电表测量;空调器运行时间用与钻孔回收的岩浆回填。为了研究水平埋管换热器空调器连锁的同步电钟计时。在地下埋管的进、和冷暖地板的性能,还安装了3m×4m,深2m、1m出水总管,部分套管的进、出水支管,套管深3m、的两层水平蛇形管,室内地板下埋设了冷暖地板6m、9m处以及室内、外均设有测温点;为了观察套X本文为国家自然科学基
5、金资助项目,No59778007·14·©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.水利电力施工机械 冷冻空调与节能 专辑(一)2000No11管内的热短路现象,在套管内的进、出水管深0.5、的运行情况,压缩机吸、排气管上安装了压力真空9.5m处也设有测温点,整个试验装置共计有70表。余个温度测试点。温度测试采用铜—康铜热电该试验系统经误差分析,在99.73%可信度的偶,二次仪表用精度0.2%的WP—L80型带打印情况下,测试最大误差为±5.94%,即测试结果最的多路巡回测量显示控制仪,在使用前
6、用高精度多可能小于真实值5.93%或不大于真实值的5.电位差计逐点进行了校验。为了观察热泵空调器95%,其精度符合工程需要。图1 地热源热泵试验装置平面图11压力表 21水泵 31放气阀 41转子流量计 51套管式换热器 61板式换热器 71热电偶测点;81套管 91管帽 101地沟3 测试数据处理方法3.2 地下换热器日平均单位埋管深度换热量qL,3.1 地下埋管日平均换热量Q,kW·hW/mQ=WCpρ(tin-tout)h(1)Q×1000qL=(2)3n·L·h式中W———系统内水流量,m/s;Cp———水的比热,kJ/(kg·℃);3式中n———埋管根数;ρ———水的密度,kg/m
7、;L———埋管深度,m,本试验装置L=10m。tin———地下埋管换热器进水平均温度,℃;3.3 平均传热系数K,W/(m·℃)tout———地下埋管换热器出水平均温度,℃;按文献[1]平均传热系数的定义,其计算式h———热泵空调器日平均运行小时数,h。为:根据上式计算结果,夏季放热Q为正,冬季吸热Q为负。·15·©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.All
