太阳能/土壤源热泵系统的设计与性能预测

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在我国的工程实践中对土壤源热泵系统的设计,除少数有技术实力的公司应用外国的相关软件进行一些分析外,通常普通专业的公司只是根据设计负荷,按经验估算埋管数量及埋深,对动态负荷的影响缺乏分析,对长期运行效果没有预测,从而造成实际的运行效果不理想。同时由于各国地理环境、地质状况等因素的不同,国外的一些规范和经验只能借鉴,不能照搬。因此,结合我国的国情,开展土壤源热泵系统相关设计软件的开发具有重要的实际应用价值。  本文应用VisualBasic6.0编制程序,具有较好的界面效果。程序中考虑了负荷的动态变化,既可以对单独的土壤源热泵系统进行设计与预测,又可对其与太阳能集热器系统联合运行的混合系统进行设计与预测,计算速度较快,一般在几分钟内即可完成计算。  在对钻孔壁面处土壤温度的计算中,对于自身埋管的影响应用圆柱源理论模型;而周围埋管由于距离较远,应用线热源理论模型进行影响分析。在钻孔内热阻的计算中,应用边界元理论模拟求解U型管外壁面与钻孔壁面之间的热阻。此方法考虑了U型管在钻孔内布置方式的影响,从而提高了模拟热阻的准确性。  应用本程序对小负荷条件下土壤源热泵系统单独运行的情况进行了设计,并对预测结果进行了分析,讨论了土壤物性参数以及不同埋管结构形式对结果的影响;同时对大负荷条件下太阳能集热器系统与土壤源热泵系统串联运行的情况进行了设计,并对预测结果进行了分析讨论。
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