【摘要】：在國(guó)家大力倡導(dǎo)可再生能源的前提下,地源熱泵系統(tǒng)因其節(jié)能、高效的優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用,但該技術(shù)在工程應(yīng)用中也常常因?yàn)槌跬顿Y大、地埋管施工困難以及吸放熱量不平衡等因素阻礙了其發(fā)展。對(duì)于北方以熱負(fù)荷為主導(dǎo)的建筑而言,燃?xì)忮仩t輔助地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)作為一種新的建筑節(jié)能技術(shù),既可以有效地減少地埋管換熱器的初投資,又可以解決地下熱不平衡的問(wèn)題。地埋管換熱器的傳熱模型非常復(fù)雜,影響參數(shù)非常多,通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式或者手工計(jì)算無(wú)法準(zhǔn)確獲得地埋管設(shè)計(jì)長(zhǎng)度,因此使用專用設(shè)計(jì)軟件對(duì)地埋管換熱器的傳熱過(guò)程進(jìn)行分析和模擬計(jì)算,并根據(jù)建筑負(fù)荷需求優(yōu)化設(shè)計(jì)出合理的鉆孔埋管長(zhǎng)度已經(jīng)成為地源熱泵工程應(yīng)用領(lǐng)域被普遍認(rèn)可的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。本文主要介紹了燃?xì)忮仩t輔助地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,并開發(fā)了專用的設(shè)計(jì)軟件,包括軟件界面,內(nèi)部算法以及結(jié)果分析。該復(fù)合地源熱泵系統(tǒng)開發(fā)軟件是在山東建筑大學(xué)地源熱泵研究所已開發(fā)的設(shè)計(jì)模擬軟件“地?zé)嶂恰钡幕A(chǔ)上,利用Visual Studio 2010開發(fā)平臺(tái),采用VC++語(yǔ)言編制的可視化設(shè)計(jì)模擬軟件。復(fù)合能源供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)之一就是要合理地確定每種供能系統(tǒng)承擔(dān)的建筑負(fù)荷比例,尤其是要確保地下埋管全年冷熱負(fù)荷基本平衡。因此本文首先建立了地埋管全年負(fù)荷分析方法,即根據(jù)建筑物全年累計(jì)負(fù)荷來(lái)確定地下熱不平衡率,并根據(jù)工程允許的地下熱不平衡率,求出該不平衡率下地埋管承擔(dān)的最大建筑熱負(fù)荷值以及熱泵機(jī)組承擔(dān)的累計(jì)負(fù)荷值。根據(jù)該負(fù)荷分析方法,基于地下熱平衡理論提出對(duì)燃?xì)忮仩t輔助地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)的負(fù)荷控制法來(lái)控制燃?xì)忮仩t的啟停。為了更好地分析復(fù)合系統(tǒng)的運(yùn)行控制策略,本文還提出了采用分段時(shí)間控制的簡(jiǎn)單方法來(lái)控制燃?xì)忮仩t水地源熱泵工作原理的啟停。同時(shí)該軟件在已有地埋管換熱器傳熱模型的基礎(chǔ)上,開發(fā)了復(fù)合地源熱泵系統(tǒng)逐月設(shè)計(jì)計(jì)算方法和逐時(shí)模擬計(jì)算方法,利用該算法可以求出設(shè)計(jì)工況下地埋管長(zhǎng)度,設(shè)計(jì)和模擬工況下土壤溫度、熱泵進(jìn)出口溫度、系統(tǒng)能耗、鉆孔換熱量等參數(shù)隨時(shí)間變化的曲線和數(shù)據(jù)表格。本文還根據(jù)實(shí)際工程驗(yàn)證燃?xì)忮仩t輔助地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)的實(shí)用性以及開發(fā)的設(shè)計(jì)模擬軟件的可靠性。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與軟件模擬數(shù)據(jù)對(duì)比,證明燃?xì)忮仩t輔助地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)中,燃?xì)忮仩t可以有效地起到調(diào)峰作用,減少地埋管設(shè)計(jì)長(zhǎng)度,降低初投資,并且可深井地?zé)峁┡矣靡跃徑獾叵聼岵黄胶鈫?wèn)題,提高機(jī)組效率。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明:開發(fā)的燃?xì)忮仩t輔助地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)模擬軟件的計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確的,該軟件可以對(duì)復(fù)合地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行工況進(jìn)行模擬分析,為今后復(fù)合地源熱泵系統(tǒng)的研究和應(yīng)用提供理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。
