对辅助冷却复合地源热泵系统可行性分析

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1、第22卷第3期河北建筑科技学院学报Vo1．22No．32005年9月JournalofHebeiInstituteofArchitecturalScienceandTechnologyScp．2005文章编号：1007—6743(2005)03—0008—03辅助冷却复合地源热泵系统可行性分析王景刚，孙培杰，王惠想，杨波，闫峰(1．河北工程学院城建学院，河北邯郸056038；2．邯郸建筑设计研究院，河北邯郸056002；3．邯郸学院，河北邯郸056001)摘要：对复合地源热泵系统在大型商业建筑和办公建筑的可行性进行了理论分析，并针对邯郸地区某一办公建筑冷热负荷不均匀性

2、进行算例分析，结果表明辅助冷却的地源热泵系统在较炎热气候条件下对解决土壤热积聚、减少初投资、改善机组运行性能等方面具有优越性。同时，用计算实例说明校正设计方法对减少初投资和能耗方面所起的作用。关键词：复合地源热泵；辅助冷却；校正设计法；初投资；能耗中图分类号：TU831文献标识码：A地源热泵系统作为一种高效的供暖、供冷和比和运行特性l2J。为满足建筑供冷需要就要增加热水供应系统得到了人们的广泛共识。但是其较地下埋管长度以增大换热量。从而在夏季使埋管高的地下埋管初投资限制了更进一步的应用，降长度大于实际建筑室内负荷要求的埋管长度。这低初投资的一个有效的方法是采用复合地源

3、热泵样不但造成资源的浪费，无疑也大大增加了初投系统(HybridGround—SourceHeatPump：HGSHP)。资。同时使埋管场地需求增大，严重削弱了地源通过分析华北地区建筑负荷特点及地下土壤温度热泵系统的优越性。随室内负倚的变化情况，从理论上分析辅助冷却对地下埋管长度、土壤热积聚、年度能耗及系统运2辅助冷却复合地源热泵技术的可行性行要求的影响。对设计方法进行分析比较，从而确定地下埋管长度和辅助冷却器的比较有效的设为确定辅助冷却复合地源热泵系统的可行计方法，并利用算例进行验证，确定其实际应用的性，国内外进行了大量的理论分析和实际应用研可行性。究，1998年P

4、hetteplace对Leesviue美军基地控制中心大楼和Ontario教育中心的复合地源热泵系统1地源热泵初投资和热积聚进行运行分析L3J，Chiasson(2000)l4J和Ramamoor．thy(2001)l5_分别对冷却池塘的辅助冷却方法进行在大型商业建筑和公用建筑中，www.zhulong.com全年供冷理论分析和模型研究，在文献[6]中Yavauzturk(热)负荷分析表明：建筑物夏季供冷负荷远大于(2000)对几种不同控制方式下的复合地源热泵系冬季供热负荷，尤其是在气候较炎热的地区(见表统进行了实验研究。国内对复合地源热泵研究的lHJ)，地下埋管换热

5、器夏季排向埋管附近土壤的起步较晚，至今还停留在理论和可行性分析方热量远大于冬季从土壤中吸取的热量，使冬季和面l-7J。但是所有的研究都不同程度的表明，在大夏季的土壤负荷产生不平衡，再加上照明、设备及型商业和办公建筑中，辅助冷却复合地源热泵系人群散热更加剧了这种不平衡。系统长期运行使统在初投资、运行能耗及机组循环性能等方面具埋管周围土壤温度升高，夏季埋管内流动介质与有更大的可行性和优越性，在气候较为温暖的地周围土壤温差降低，换热能力减弱，影响系统能效区更为明显。表l部分地区办公楼、商场冷热负荷对照表收稿日期12004—12—14基金项目：河北省自然科学基金资助项目(50

6、2388)，河北省科学技术研究与发展计划资助项目(04547007D一2)特约专稿作者简介：王景刚(1962一)。男，山东海阳人。教授，博士．从事暖通空调的教学与研究。第3期王景刚等：辅助冷却复合地源热泵系统可行性分析9其中：E儿日c0，——辅助冷却系统运行时间；EFL．3复合地源热泵系统的设计方法c——系统供冷满负荷运行时间。在确定冷却系统时必须根据实际运行总负荷、运行时间及机组美国的《商业和办公建筑地源热泵工程手性能系数过程进行调整。如果冷却系统型号较册》j和Kavanaugh(1998)】分别对设计方法进行小，就必须延长运行时间。分析和总结，对一般设计中存在或应

7、注意的问题5)确定的辅助冷却系统的实际运行时间：及辅助冷却的设计方法进行了探讨。CfcxqkxEFLHc—C礅xqtxEFL}i．。l-lCo—le一——————一Kavanaugh和Ratterty(1997)推荐的确定辅助冷却型号的方法是在设计条件的最大负荷的基础上(4)确定的，在计算埋管区域的热积聚中同时考虑月其中crc一供冷修正系数，cm一供热修正系数[，负荷和年平均负荷以及峰值的影响。利用峰值负Q一建筑负荷，△t一供回水温差℃，c一比热荷分别确定供冷和供热所需埋管长度和，然kg／kJ．℃，一埋管内流速m／s。后确定辅助冷却量，辅助冷却的负荷