严寒地区土壤源热泵建筑应用示范工程研究

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1、工程硕士学位论文严寒地区土壤源热泵建筑应用示范工程研究黄开林吉林建筑大学2015年6月吉林建筑大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明.•此处所提交的硕士学位论文《严寒地区土壤源热泵建筑应用示范工程研究》，是本人在导师指导下，在吉林建筑大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全山本人承担。作者签字^^^件•期：广/!年/月•吉林建筑大学吉林建筑

2、大学硕士学位论文使用授权书《严寒地区土壤源热泵建筑应用示范工程研究》系本人在吉林建筑大学攻读硕士学位酬在导_导下完成_士学位m�本论文画究_不_其它单_似歸。本人統了解純舰大学关預存、侧学位论文的规定，同鮮___关部

3、1送錢文随__•本，允许M•被查阅和借阅。本人授权吉林建筑大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部翻3分内容。保密•，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密“(请在以上相应方框内打"V")作者签名:•、得曰期年•<(月乂口•签名：u期旧厂年r月乂日国内图书分类

4、号：TU831.3国际图书分类号：628.8国家科技支撑计划项目(No.2011BAJ05B03)工学硕士学位论文严寒地区土壤源热泵建筑应用示范工程研究硕士研究生：黄开林导师：刘晔教授申请学位：工学硕士学科、专业：供热、供燃气、通风及空调工程所在单位：市政与环境工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：吉林建筑大学ClassifiedIndex:TU831.3U.D.C:628.8Thenationalscienceandtechnologysupportprojects（No.2011BAJ05B0

5、3）DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHESTUDYONGSHPSYSTEM’SAPPLICATIONINCONSTRUCTIONINEXETREMECOLDAREACandidate:HuangKailinSupervisor:Prof.LiuYeAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:HeatingVentilatingandAirConditioningAffiliation：

6、SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineeringDateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution:JilinJianzhuUniversity摘要摘要土壤源热泵系统是一种夏季制冷，冬季制热的空调系统，绿色节能。由于其节能性和可再生性显著，土壤源热泵在我国被广泛应用。但是位于我国北方的严寒地区，受特殊气象条件限制，土壤源热泵系统在运行使用过程中存在着冷热负荷不平衡问题，也就是土壤源热泵系统在运行使用一段时间后，土

7、壤源热泵系统冬季从土壤中抽取的热量多于夏季往土壤补偿的热量，土壤中的热能就会随运行逐年减少，换热温差随之下降，冬季在土壤中就会形成“低温坑”，进而出现冷堆积现象，导致土壤源热泵系统性能逐年衰减，几个运行使用周期过后，就会严重阻碍土壤源热泵系统正常工作，最终热泵系统冬季不能从土壤中正常抽取热量，导致系统停止运行。本研究以严寒地区长春市吉林建筑大学校园为例，通过土壤热响应试验，测试了其土壤热物性参数，并建立了土壤源热泵垂直地埋管管群的换热模型。根据温度场和速度场的变化，在变化缓慢的地方网格适当疏散，在变化剧烈

8、的地方对网格密集划分。设定好管内壁的边界层厚度和边界条件,并将计算模型设定为“k-epsilon(2eqn)”湍流模型,利用FLUENT求解器进行求解,从而得到垂直双U型地埋管换热器三维传热模型。根据建立好的双U型地埋管换热器模型，对间歇运行和连续运行工况下的土壤温度场变化进行模拟,得到土壤源热泵在间歇运行和连续运行初期的地下土壤温度变化情况。详细分析了土壤源热泵冬季运行工况监测数据。另外，还对土壤源热泵夏季运行工况监测数据进行了一些必要的分析，并将其与冬季数据进行了对比，发现有土壤冷堆积的严重隐患。讨论

9、了冬季供热工况、停机状况下和夏季制冷工况下管群土壤温度场的变化，即冬季供热状况土壤温度大幅下降，停机状况下与夏季制冷工况下土壤温度回升，但总回升量小于总下降量。提出了四种缓解土壤源热泵运行中土壤冷堆积问题的方法。关键词土壤源热泵；数值模拟；数据监测；冷堆积ⅠAbstractAbstractGroundSourceHeatPumpairconditioningsystemisenvironmentfriendlytechnolo