基于实测的地埋管地源热泵空调技术的节能与应用分析

【摘要】： 地源热泵技术在国内处于飞速发展的阶段,相应的研究也越来越多。湖北省出入境检验检疫局实验楼空调工程是国家建筑节能示范工程,采用加入热回收部分的冷却塔——垂直地埋管混合式地源热泵系统作为空调方案。本文以该工程为例,介绍了地埋管换热器、热回收部分和冷却塔部分的设计方法,对工程实测数据进行了整理和分析,并利用DeST软件模拟计算各种空调方案的能耗情况,采用不同空调方案相比较的方法说明地源热泵系统的节能特性。 对该工程实测所得数据进行整理和分析,可知地源热泵系统采暖季平均能效比为2.66,2010年3月1日至2010年3月15日系统运行稳定期间,系统能效比的平均值为2.83。采用DeST软件进行模拟计算,算得水冷螺杆机组+燃气锅炉空调方案在供热季的系统能效比为1.43,3月1日13:00至3月15日17:00系统能效比为1.36;直燃式溴化锂机组+冷却塔方案在供热季的系统能效比为0.92,3月1日13:00至3月15日17:00系统能效比为0.87。从能效比的比较可见,地源热泵系统节能特性显著。在运行费用计算中,根据样本数据可估算各空调方案的全年能耗,地埋管地源热泵系统的全年能耗是水冷机组+冷却塔+燃气锅炉方案的59.4%,是直燃式溴化锂机组+冷却塔方案的47.5%是风冷热泵方案的41%,由此也可看出地源热泵系统的节能性。 利用DeST软件计算该建筑的冷热负荷,算得全年总冷负荷约为总热负荷的3倍,说明了武汉地区的建筑负荷特点,和造成土壤热平衡问题的主要原因。而从监测系统采集到的土壤温度数据可知,经过空调系统在采暖季向土壤吸取热量后,埋管区土壤温度呈下降趋势,地下四十米以下土壤温度平均下降了1.37℃,体现了地源热泵系统在应用中土壤温度的变化规律。 比较地源热泵空调方案、水冷机组+冷却塔+燃气锅炉方案、直燃式溴化锂机组+冷却塔方案和风冷热泵方案的初投资和运行费用,可知地源热泵系统的初投资较高,但运行费用较低,以水冷机组+冷却塔+燃气锅炉方案为标准,其投资回收年限为4.3年。而在使用效果、环境影响、安全性以及操作和维护等方面地源热泵系统都有一定的优越性。 【关键词】：冷却塔——地埋管地源热泵 地埋管换热器 冷却塔控制策略 热回收技术 节能
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU831.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 课题背景8
• 1.2 地源热泵的发展8-10
• 1.2.1 地源热泵的起源8-9
• 1.2.2 混合式地埋管地源热泵的研究和发展9-10
• 1.3 本文的主要工作10-11
• 第二章 地源热泵空调工程实例概况11-25
• 2.1 工程概况11-12
• 2.2 空调方案12-13
• 2.3 地埋管换热器设计13-14
• 2.4 工程重点技术分析14-24
• 2.4.1 热回收技术－卫生热水系统14-16
• 2.4.2 冷却塔运行策略16-20
• 2.4.3 施工技术20-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 地源热泵实例工程的运行实测与分析25-41
• 3.1 数据的监测与采集25-31
• 3.1.1 监测内容25
• 3.1.2 监测系统方案25-26
• 3.1.3 监测设备26-28
• 3.1.4 监测软件28-31
• 3.2 数据的整理与分析31-40
• 3.2.1 环境温湿度31-32
• 3.2.2 能耗32
• 3.2.3 能效比32-35
• 3.2.4 土壤温度变化35-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第四章 建筑建模与模拟计算41-53
• 4.1 动态负荷计算方法介绍41-43
• 4.1.1 常用动态负荷计算方法41-42
• 4.1.2 DeST 软件简介42-43
• 4.2 建筑建模与动态负荷计算43-49
• 4.2.1 建筑建模44-45
• 4.2.2 建筑动态负荷计算结果分析45-49
• 4.3 建筑节能评估49-51
• 4.3.1 空调方案模拟49-50
• 4.3.2 能耗计算结果50-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第五章 各种冷热源配置方案的对比与分析53-58
• 5.1 不同空调方案初投资比较53-54
• 5.2 不同空调方案运行费用比较54-56
• 5.3 综合比较56-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 总结58-59
• 6.2 进一步展望59-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64
• 附录Ⅰ攻读硕士学位期间论文发表情况64

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