地源热泵空调系统数据采集与可持续运行的分析

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1、第一章绪论1．1论文研究的背景及意义目前在全世界范围内，一次能源越米越紧张。2007年中国的一次能源消耗量为127．3亿吨标准煤。当前，建筑能耗约占我国社会总能耗的28％。据建设部测算，2020年至2030年左右，我国建筑能耗将占总能耗的30％到40％，建筑能耗已成为构成我国能源消费的很人一部分，建筑=节能成为当前急需研究的领域。建筑能耗中用于空调系统的部分(主要为采暖、空调、通风)约rli了2／3，有重人建筑：肖能潜力。在目前研究的各种空调系统中地源热泵无疑具有很人的优势。地源热泵在设计、1：程

2、施：口≈I连续运行中存在一些缺点和不足。怎么样使地源热泵和传统暖通系统结合起米，使地源热泵长期可持续的运行是地源热泵空调系统的关键问题。当前，我国地源热泵T程的应用已经经过了起步阶段进入了发展普及阶段。据文章II】的调杏与统计，我国从2005年开始进入地源热泵的高速发展的时期。这与国家政策的扶持、世界和中国能源与环境的现状以及地源热泵空调系统自身的优越性是分不开的。地源热泵在我国长三角地区及其他同纬度中部省份也有较多的应用，这一地区属丁夏热冬冷地区，显著的气候特点是冬季最冷月平均气温为0．10℃，

3、夏季最热月平均温度高于30℃。并且夏季存空气潮湿，冬天空气比较干燥。冈此在这一地区的空调系统既要考虑夏季制冷、除湿的问题，义得兼顾冬季的制热问题。因此在这一地区如何将地源热泵与空调末端系统的优化组合也是在这一地区实现节能的关键。在2006年5月年到2008年5月两年间，就有很多新的大型地源热泵项目正在施T建设当中，如武汉南车集团新．T厂、南京朗诗国际街区二期及三期工程、南京曼莱克斯工厂厂房、南京国土局、苏州朗诗国际街区、无锡朗诗未来之家等。上述工程都进行了前期地埋管换热器散热性能的热响应测试，获得

4、了地埋管热响应测试的当前流行的地埋管施工工艺、当地的岩土特点和换热器性能的数据。到目前为止在地源热泵地埋管换热器的研究当中出现了很多论文和小范围的试验，但是这些论文和试验都基本上都是关于地埋管单管换热器的换热性能及参数的模拟和实验验证。对于大型地源热泵项目，地源热泵系统服务的建筑面积超过50，000平方米的大型系统，地源热泵的综合性能及连续运行的分析却很少有人能做过。可以说，大型地源热泵工程的可持续运行的问题无论在中国还是在国外都还正处于探索阶段。对已经运行的地源热泵工程来说，目前有所了解的如南京

5、某高档小区一期项目，其地源热泵系统已经连续运行3年多的时间，在这期间获得了宝贵的经验。对这些经验加以总结，指导后期的运行，以及其他较大型地源热泵工程的设计、施_T建设、后期运行都有非常重大的社会、经济效益与现实的指导意义。论文研究的模拟研究以南京某高档小区的地源热泵系统作为比较，该项目的暖通系统的总投资超过6亿元，其中很大一部分的投资都用在地源热泵地埋管换热器的施工建设中。对我们分析该项目地源热泵系统性能和评估其可持续运行的关键是，建立了整套暖通系统一个数据采集与监控系统。利用数据采集与监控系统记

6、录系统的流量和温度、地温场的流量温度、机组和水泵的启停、新风机组的状态等以保证整个系统的实时状态都在控制当中，并利用监控的数据对系统的运行状态进行在线评估。因此，在大型的地源热泵系统的实时监控和历史数据记录对分析整个系统性能起到关键的作用，所以说整个暖通系统的数据采集与监控部分是地源热泵系统的重要组成部分。1．2地源热泵系统概述地源热泵空调系统和传统的空调系统一样，分为空调末端，空调冷热水机组(热泵)、输送系统以及冷热源。夏季空调冷冻水在空调末端和冷热水机组(热泵)之间循环，连续的将冷热水机组(热

7、泵)产生的冷量输送到空调末端。冷却水系统在冷热水机组(热泵)和冷源之间循环，将空调末端的负荷转移到冷源中。冬季热泵通过热源和热泵之间的输送系统从热源取热，通过热泵机组提升热的品质后，在通1．东南大学硕L学位论文过热泵和末端之间的输送系统送往末端。具体见图1．1。空调末端新风机组图1．1地源热泵系统原理图地源热泵空调系统和传统空调系统的区别就是在夏季充当冷源和冬季充当热源的是地下十壤(十壤源热泵1、地表水(地表水水源热泵)、或者地下水(地下水水源热泵)。而传统空调系统，一般是夏季通过冷冻水循环将末端

8、的热负荷转移到机组，在通过冷却水循环将热负荷转移到人气。冬季则根据不同的情况有不同的形式，如空气源热泵冬季的热源就是大气，或者是靠市政管网的蒸汽或热水、热水锅炉等产生的热水直接或间接的输送到空调的末端。从上面的描述不难看出地源热泵的优点：和普通的空调系统相比冬夏季采用一套系统，降低系统的复杂度和维护费用；提高设备的利用率，是设备的折旧损失减小。和空气源热泵利片j空气作为冷热源相比，地源热泵因为利用土壤、地下水或者地表水作为冷热源，夏季+壤、地下水或者地表水作为冷源时，温度要比空气温