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我国南方地区民用建筑、大型商用及公共建筑的夏季供冷负荷通常要大于冬季供暖负荷,对于采用土壤源热泵系统的建筑,夏季土壤源热泵机组向土壤排放的热量将大于冬季土壤源热泵机组从土壤的取冷量,导致土壤“热堆积”,土壤温度逐年上升,土壤源热泵机组的能效比不断下降。结合目前解决土壤“热堆积”的方法,本文提出一种新的技术体系--冷却塔季节性土壤热恢复技术,结合冷却塔的热湿交换原理以及全年冷却运行特性,将一部分冬季土壤平衡不了热量在夏季通过冷却塔排至大气;余下的部分过渡季节通过冷却塔与地埋管换热器耦合运行,利用室外自然冷源错峰向地下补冷,以达到土壤热平衡的目的,为土壤源热泵技术的高效应用提供一种新的方法和途径。 本文针对如何应用冷却塔季节性土壤热恢复技术,通过理论分析、数值模拟和实验验证的方法,分别从该项技术提出的工程实例背景,与此技术密切相关的冷却塔全年冷却能力以及影响其冷却能力的因素等几个方面进行了研究分析,并在此基础上对该项技术进行了应用案例分析,具体工作如下: 结合夏热冬冷地区高层住宅建筑的地源热泵空调系统,根据其近2年的调研数据,本文对地源热泵空调系统空调侧以及地埋侧空调负荷特性进行了分析。针对工程中出现的土壤“热堆积”问题,提出冷却塔季节性土壤热恢复技术的基本思路。 针对冷却塔季节性土壤热恢复技术重点对冷却塔的热湿传递原理进行了阐述;对国内外较常见的冷却塔传热传质模型进行汇总,并且通过Matlab编程对模型的计算值与实验值进行分析比较,最后从精确性和适用性选出分析冷却塔热湿传递特性的最优模型。 应用上述所选取的冷却塔热湿传递模型,从改变室外湿球温度、冷却塔水气比等方面对冷却塔全年冷却能力(重点为夏季与过渡季节)的影响因素进行了研究分析,掌握了冷却塔在夏季、过渡季节冷却特性。 基于冷却塔在夏季和过渡季节的冷却特性,以长江流域的南京、武汉、重庆三个城市为对象,对冷却塔季节性土壤热恢复技术的应用范围和应用时间进行分析。最后以南京地区某住宅小区的地源热泵系统为研究对象,对冷却塔季节性土壤热恢复技术进行了应用案例分析。对该技术的案例分析主要采用数值模拟的方法重点从解决冷热不平衡的角度进行的可行性效果预测分析,并与目前解决土壤“热堆积”的常规方案进行了经济性分析比较。 本文对所提出的冷却塔季节性土壤热恢复技术可以缓解或解决因全年取热量小于释热量而可能导致土壤“热堆积”问题的出现,同时也是一项对比于常规方案的节能技术。