复合式土壤源热泵的研究现状及发展趋势

综述了国内外复合式土壤源热泵系统应用研究的最新进展和研究成果,分析了土壤热平衡问题的形成原因、解决方案,以及目前常用的几种复合土壤源热泵系统的工作原理,对比了不同连接方式的优缺点,并对系统存在的问题提供了相应的解决办法,以及对复合式土壤源热泵未来的发展及研究的方向提出了新的观点。

复合式土壤源热泵系统设计

设计了一套复合式土壤源热泵性能实验台,采用冷却塔作辅助冷源、太阳能热水器作辅助热源,能够实现冬季供暖、夏季供冷、一年四季提供60-80℃生活热水的功能。给出了系统中热泵机组、空调末端设备、冷却塔、水泵、太阳能热水器等主要部件的选型计算方法,经搭建好的土壤源热泵性能实验台运行测试,制冷和制热效果良好,同时也解决了土壤热平衡问题。

基于冷热平衡的复合式土壤源热泵系统设计研究

地源热泵以其独有的能效优势、低碳排放、低品位能源利用等特点,受到国内外学者的青睐。近年来,因冷热平衡问题,衍生出了复合式地源热泵技术。以具体工程实例,从岩土热响应实验、全年动态冷热负荷、热平衡分析、辅助热平衡措施、运行策略等方面,探讨复合式土壤源热泵系统设计。

基于热平衡的复合式土壤源热泵系统运行方案研究

针对中国南方地区土壤源热泵系统由于全年向地下土壤排热量与取热量不平衡而容易出现的土壤"热堆积"问题,本文以杭州某住宅建筑土壤源热泵系统为例,建立冷却塔辅助土壤源热泵系统的仿真模型,并就该系统提出几种运行策略。结果表明:当热泵机组夏季冷却水进水温超过26℃时,开启辅助冷却塔方案为最优,本文对于复合式土壤源热泵系统的设计和运行有很好的参考价值。

基于负荷率的冷却塔复合式土壤源热泵系统的控制策略研究

本文针对冷却塔复合式土壤源热泵系统提出了一种基于负荷率的控制方式,以一栋图书馆建筑为例,采用TRNSYS软件建立复合式土壤源热泵系统模型,对基于负荷率控制的地埋管优先运行和冷却塔优先运行的两种方案的热源侧温度工况以及系统能耗进行计算分析,结果表明冷却塔优先运行的方案能耗更低。本文提出的控制方式以及采用的计算分析方法可用于冷却塔复合式土壤源热泵系统的设计。

太阳能-土壤复合式地源热泵供暖的实验研究

在所建立的太阳能-土壤复合式地源热泵实验台上,进行了单眼埋管井取热土壤源热泵供暖(模拟埋管面积不够的情形)和复合式地源热泵供暖的实验研究。结果表明,热泵机组从单眼埋管井取热时,冷凝器出水温度只有35℃左右,并且机组运行一段时间后,蒸发器出现结冰现象,造成了压缩机连续启停的不稳定工况;复合式系统运行时,蒸发压力始终保持在较高的水平,冷凝器出水温度达到43℃左右,可以满足风机盘管冬季工况的要求,复合式系统的机组平均制热性能系数为3.7。

复合式热泵系统运行策略的模拟与分析

为确定复合式土壤源热泵系统的最佳运行策略,以天津某一高校建筑为研究对象,通过TRNSYS模拟仿真,分析冷却塔辅助土壤源热泵的复合式系统不同运行策略(最高温度控制、温差控制和在同一时间将最高温度控制和温差控制进行耦合的控制策略)下土壤最高平均温度、各主要设备能耗及系统总能耗的变化情况。确定耦合控制法下对应的最优工况点,相比前两种运行策略,运行20年总能耗分别降低了64499,154832 kW·h;最终的土壤最高平均温度分别下降了1.41,3.06℃。本结果对进一步研究冷却塔辅助土壤源热泵复合式系统的最佳运行策略提供参考。