287-新型土壤源热泵热水复合系统运行特性仿真.pdfVIP

新型土壤源热泵热水复合系统运行特性仿 真 目前，在公共建筑能耗中约50%消耗于建筑空调系统和生活热水 [1] 。具有绿色节能的 地源热泵技术备受关注 [2-4] 。然而，在建筑冷却负荷较大的地区，系统排入地下的热量长 [5-7] 期积聚在埋管热交换器周围土壤中，导致系统性能下降 。 [8,9] 国内外学者开始研究冷凝热回收或加辅助散热器的混合地源热泵系统的性能 。 Yavuzturk 等 [ 10] 基于 TRNSYS 瞬态系统模拟软件对冷却塔耦合土壤源热泵系统的三种不 同运行策略进行了模拟分析，并提出各自的优缺点。李康等 [11]提一种利用冷却塔过渡季 节土壤补偿蓄冷的新型混合式土壤源热泵系统，有效缓解土壤的热堆积问题。李大鹏 [12] 采用软件 TRNSYS 对制冷、制热和供生活热水等多功能土壤源热泵系统进行了模拟研究， 得出该系统能明显改善土壤全年排热量和吸热量的不平衡。Zhou 等 [13]通过监测位于重庆 地区的土壤源热泵系统，发现系统经过 20 年的运行，土壤平均温度从初始值 20 ℃上升到 30.5 ℃，指出外加生活热水系统运行能有效降低土壤温度，提高系统的性能。 本文设计了一种新型土壤源热泵热水复合系统，利用 TRNSYS 软件研究了系统长期运 行后的土壤平均温度、埋管出水温度和热水供水温度以及系统制冷制热性能系数，以期验 证新型土壤源热泵热水复合系统在建筑冷负荷较大的地区高效稳定运行。 1 新型土壤源热泵热水复合系统设计 本文设计的新型土壤源热泵热水复合系统增加了一套热水机组，充分利用夏季 堆积的多余热量加热生活热水的功能，实现消除地下热量堆积的目的。 图 1 是新型 复合系统的结构原理图。夏季和冬季，热泵机组和热水机组同时运行，三通阀全开， 通过调节两支路 阀门开度同时满足各循环回路流量要求 ；过渡季节时，仅开启热水 机组，三通阀只联通 a-c 和 a1-c1 ，提供生活热水。当系统单独供冷、供热时 ，三通 阀只联通 a-b 和 a1-b1 。 换热器 节流阀 压缩机 四通阀 换热器 水泵 空调末端 三通阀 压缩机 b a c 蓄热水箱 b1 a1 c1 地埋管换热器 三通阀 换热器 节流阀 换热器 图 1 新型土壤源热泵热水复合系统结构原理图 以南京某别墅为例，建筑面积 321 m2 ，共三层，层高均为 3.5 m ，包括居住卧 室、客厅、餐厅、娱乐房、洗衣房、厨房等功能房间。假定人员为 6 人。设定采暖 时间为 11 月 27 日到次年 3 月 15 日，空调时间为 5 月 16 日到 10 月 15 日。运用鸿 业负荷模拟软件获得别墅全年逐时负荷 （图 2 ）。累计模拟冷、热负荷值比为 1.92， 冷热负荷不平衡率为 37.8 ％。 第一作者简介： 陈孚江，男，1979 年 01 月，建筑环境与能源应用工程系主任，副教授，通讯地址：常州大学白云校区石 油工程学院 106 室，邮编：213016 ，联系电话Email: fujiangchen@cczu.edu.cn，江苏省宿 迁市人，华中科技大学，现从事空调节能技术、室内空气品质、建筑节能等方向的研究。