冷热负荷非平衡地区土壤源热泵土壤热失衡研究现状及其关键问题

土壤热失衡是土壤源热泵在冷热负荷非平衡地区应用中出现的一种常见问题,是影响其长期高效稳定运行及正确推广与健康发展的关键。本文在阐述土壤热失衡概念、由来及其危害的基础上,详细分析了土壤热失衡问题的国内外研究现状,提出了其设计方案,并给出了土壤热失衡控制中有待解决的关键问题,可为土壤源热泵的相关研究及其实际应用提供参考。

混合式土壤源热泵系统的研究现状及展望

由于土壤源热泵系统单独长期运行存在土壤热失衡的问题,为此本文详细分析了土壤源热泵系统产生土壤热失衡的原因。并以此阐述了针对土壤热失衡问题而广泛采用的混合式土壤源热泵系统,并就其研究与发展现状进行了综述。介绍了混合式土壤源热泵系统的工作原理、运行模式、功能及系统优势。指出了目前该系统研究与应用中亟待解决的关键技术问题。最后对混合式土壤源热泵系统进行了建议和展望。

土壤排取热量不均衡地区地源热泵系统应用研究

对于土壤排取热量不均衡地区,地源热泵应用过程中常会出现土壤热失衡问题,该问题严重制衡了地源热泵系统在该地区长期高效稳定运行。针对此类地区土壤排取热量严重失衡的特点,同时基于土壤排取热量平衡的理念,提出太阳能对土壤进行全年补热的地源热泵—太阳能耦合系统,并通过一个典型工程案例对地源热泵—太阳能耦合系统的设计思路、技术方案、运行策略、经济性能等方面进行了分析与研究。结果表明,相比于常规能源系统,本项目地源热泵—太阳能耦合系统每年可节能308万kWh,节约运行费用47.64万元,节能率达72.13%,节能减排及环境、社会效益非常显著,以期为土壤排取热量不均衡地区地源热泵系统的相关研究及其工程应用提供参考。

考虑土壤热量排取平衡的区域综合能源系统优化调度

针对地源热泵冬夏运行时长不均导致的土壤热失衡问题,提出考虑土壤排取热量平衡的区域综合能源系统优化调度方法。首先,根据地源热泵冬、夏季节运行特性,计算土壤年度排取热量不平衡率;其次,通过提高供冷季地源热泵使用时长以增加土壤排热量,确保地源热泵全年取排热量平衡;最后,构建了双层优化模型,上层模型以冬季系统运行成本最优,安排地源热泵出力,下层模型以系统夏季效益最优,考虑土壤取排热量平衡等约束优化地源热泵出力。仿真算例表明所提方法有效解决了土壤热失衡问题,系统能效得到提高。

基于TRNSYS辅助冷却土壤源热泵系统性能研究

土壤的热失衡成为制约土壤源热泵系统大规模应用的主要问题之一。模拟利用TRNSYS软件建立土壤源热泵耦合冷却塔辅助散热系统,分析以固定负载比FLR(fixed load radio)控制冷却塔的辅助散热方式。结果表明:当冷却塔与土壤源热泵系统串联连接,当FLR=0.55控制冷却塔启停的散热方式最优,运行10年后,土壤温度升高0.4℃,系统COP保持在5.8。

地源热泵系统热平衡分析及其在大型公共建筑中的应用

热平衡是影响土壤源热泵系统持久稳定运行至关重要的因素之一。本文阐述了热失衡产生的原因、国内常见情况与解决办法,提出了在大型公共建筑中应用复合式冷却塔耦合地源热泵系统解决冷热不平衡问题。研究结果对解决类似工程项目的热平衡问题具有参考意义。

热网回水补热的多热源供暖系统分析

为缓解市政热网压力、解决地源热泵土壤热失衡问题,设计了一套热网回水补热的太阳能-地源热泵复合供暖系统。对太阳能并联及串联地源热泵系统与该系统的土壤温度、蒸发器入口温度、太阳能热利用率、运行性能进行分析。结果表明:该系统土壤温度仅降低0.55℃,有效缓解了土壤热失衡问题;对比并联系统,蒸发器入口温度提高4℃,机组COP提升5%,太阳能全年热利用率提升24%;对比串联系统,功耗降低322 kW·h,制热量提高5025 kW·h,系统COP提高2%。热网回水补热系统地埋管数按照机组取热量的50%设计,更适用于地埋管钻孔面积受限的地区。当热网回水计量热价按照居民供热0.217元/kW·h收费时,相较于市政热网供暖方式,热网回水补热的多热源供暖系统的费用年值降低5500元。随着热网回水计量价格的降低,热网回水补热的多热源供暖系统的经济性将更具优势。

基于空气能补热的地埋管模型构建与分析

对于土壤排取热量不均衡地区,地源热泵应用过程中常会出现土壤热失衡问题,该问题严重制衡了地源热泵系统在该地区长期高效稳定运行。针对供暖季地源热泵排取热量不均问题,以济南某小区为研究对象,提出了利用空气能对土壤进行非供暖季补热的地源热泵—空气-水换热器耦合系统,进行了空气-水换热器的设计选型和地埋管换热器的设计,建立了耦合系统的传热模型,并利用Matlab进行模拟计算,最后对未来该问题的研究提出了新的思路。模拟结果表明,设计工况下该耦合系统运行141天能够完成计划补热。