【摘 要】
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随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,土壤源热泵作为一种具有节能潜力的空调技术得到更多的应用。为了克服土壤源热泵系统自身的局限性,并且改善系统运行多年后性能下降的问题,冷却塔与土壤源热泵的复合系统成为大势所趋。它既可以解决土壤源热泵常年运行导致的向土壤排热取热不平衡的问题,而且在能源效益、环境效益与经济效益上都有较明显的优势。所以本文以夏热冬冷地区——合肥的一栋七层办公楼为例,利用模块化动态系统模拟软
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随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,土壤源热泵作为一种具有节能潜力的空调技术得到更多的应用。为了克服土壤源热泵系统自身的局限性,并且改善系统运行多年后性能下降的问题,冷却塔与土壤源热泵的复合系统成为大势所趋。它既可以解决土壤源热泵常年运行导致的向土壤排热取热不平衡的问题,而且在能源效益、环境效益与经济效益上都有较明显的优势。所以本文以夏热冬冷地区——合肥的一栋七层办公楼为例,利用模块化动态系统模拟软件TRNSYS搭建该办公楼的建筑模型,在串并联连接的条件下分别提出几种不同的冷却塔控制策略并模拟分析。首先利用TRNSYS建立复合系统各个模块的数学模型并进行详细阐述,通过实际工程的建筑详细数据进行负荷计算与特性分析,得出土壤吸放热比为1:0.48,故需设置冷却塔辅助散热,保证土壤热平衡。根据该建筑的负荷特性建立土壤源热泵冷却塔复合系统并运用串联与并联两种连接方式,针对每种连接方式进行了相应的参数设置和设备选型。其中对该复合系统的串联情况提出固定负载比控制、时间控制、最高温度控制三种冷却塔辅助散热方式,其次针对并联提出固定负载比控制、时间控制、温差控制和最高温度控制四种冷却塔辅助散热控制方式。最后将COP、能耗、散热比、地埋管出水温度和土壤温度作为目标函数,分别对比分析了以上几种辅助散热控制方式在两种连接方式下的优劣,选出两种连接方式下的最佳控制方式。结果表明:当冷却塔与土壤源热泵系统串联连接,利用固定负载比控制冷却塔启停的散热方式在三种散热方式中较好,固定负载比为0.65时,年平均COP为5.96,十年土壤温度只升高0.3℃,但能耗较大。当冷却塔与土壤源热泵系统并联连接,温差为5℃时冷却塔的辅助散热比最合理,为1.55:1。运行十年后,土壤温度只升高0.35℃,能耗为2.18×10~6 k Wh,COP为6.55,说明该方式可延长系统的寿命,保持高热泵效率。
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