地热换热器循环液温度设定对地源热泵系统影响的分析与研究

【摘要】： 随着节约能源与环境保护成为当今科学技术发展的重要方向,建筑领域里对降低空调采暖系统能耗的研究越来越受重视。在这种背景下,地源热泵技术由于利用大地中的大量低品位热能来实现对建筑物的供热制冷,并且高效环保,得到了越来越多的应用。地源热泵与传统空调最大的区别就在于地热换热器,合理的设计地热换热器可以节省初投资,有效的利用土地,并使运行安全可靠,降低系统的运行成本。 地热换热器是地源热泵系统的重要组成部分,地热换热器循环液进出口温度的设定是否合理,对整个地源热泵系统能否满足要求和正常的使用关系重大。所以对地热换热器循环液进出口温度进行研究非常必要。 首先,合理准确的建筑负荷计算是地热换热器设计计算的基础。本文将介绍建筑负荷计算的方法和应用计算机技术的建筑负荷模拟软件,并且对建筑逐时负荷进行累加处理,得到放入地热换热器中的累计负荷。 其次,应用“地热之星v3.0”对济南地区某建筑进行模拟,设定不同的地热换热器循环液进出口温度,对地热换热器的设计长度进行分析讨论,并分析各种温度变化条件下,地埋管每米的平均换热量。对不同构造(单U、双U)的地热换热器换热性能进行了对比模拟。分析对比了两种不同构造(单U、双U)连续运行时的地下循环液温度变化情况。在连续运行过程中,换热器附近温度状况持续恶化,对系统运行不利。通过采取可控间隙运行的方式,让土壤温度有一定的恢复时间,提高换热率以减少换热器数量,可以节省土壤资源和建设成本。在间歇运行的模拟中,分析了对应的地热换热器循环液进出口温度的变化规律。 再次,以实际地源热泵工程为例,并进行设备的选择以及初投资计算,然后将地源热泵系统的冬季和夏季运行费用累加即得全年总运行费用。并与三种空调形式进行经济分析,运用费用年值指标对几种方案进行比较。结果在循环液温度较为合适时地源热泵方案比其他空调系统更经济合理,具有明显的技术经济优势。 本文所做的工作,主是设计地源热泵地热换热器循环液最佳的不同进出口温度,循环液出口温度的设定不仅影响系统的效率,同时也影响到系统的初投资,根据本文研究表明：采用浓度为7%的NaCl溶液时,济南夏季地热换热器循环液的最佳出口温度为：27℃-32℃,与此对应的冬季出口温度为：3℃-9℃。这些研究结果对地源热泵项目的设计与施工具有一定的参考价值,能够为本技术的推广提供有力支持。 【关键词】：地源热泵 地热换热器循环液进出口温度 不同运行模式 技术经济分析
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 前言12-21
• 1.1 地源热泵系统简介12-16
• 1.1.1 地源热泵系统的组成14
• 1.1.2 地源热泵系统的优点14-16
• 1.2 地源热泵国际研究现状16
• 1.3 地源热泵国内研究现状16-18
• 1.4 当前地源热泵系统设计及应用中的主要问题18-19
• 1.5 本文研究的主要内容19-21
• 1.5.1 建筑负荷逐时模拟计算19-20
• 1.5.2 地埋管换热器循环液进出口温度设定对系统的影响研究20-21
• 第2章 地热换热器循环液进出口温度的理论模型21-37
• 2.1 主要研究方法简介21-23
• 2.1.1 半经验公式方法21-22
• 2.1.2 数值计算方法22
• 2.1.3 基于叠加原理的方法22-23
• 2.2 地热换热器传热中g函数计算23-28
• 2.3 地热换热器传热中的f函数28-29
• 2.4 使用叠加原理根据f函数计算地热换热器钻孔壁温29-31
• 2.5 计算地热换热器循环液相应的出口温度31-36
• 2.5.1 当钻孔内埋管为单U形管情况时31-33
• 2.5.2 当钻孔内埋管为双U型管并联方式时33-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第3章 建筑负荷计算及对地热换热器的作用37-47
• 3.1 DeST软件计算建筑负荷37-41
• 3.1.1 DeST软件的特点37
• 3.1.2 DeST算例37-41
• 3.2 建筑负荷对地热换热器的作用41-44
• 3.2.1 建筑总负荷累积41-44
• 3.3 典型算例的负荷计算44-45
• 3.4 地源热泵系统优化的相关因素45-47
• 第4章 模拟和分析47-64
• 4.1 "地热之星v3.0"软件47-51
• 4.2 算例参数设定51-56
• 4.3 某地源热泵系统地热换热器循环液进出口温度变化的模拟情况56-61
• 4.3.1 冬季工况下运行情况57-59
• 4.3.2 夏季工况运行情况59-61
• 4.4 室内末端稳定时地热换热器循环液进出口温度模拟61-62
• 4.5 本章小结62-64
• 第5章 动态经济分析数学模型64-82
• 5.1 动态费用年值法64-66
• 5.1.1 初投资C_0的计算方法65
• 5.1.2 系统的年运行成本65-66
• 5.2 地源热泵模拟计算的初探索66-72
• 5.2.1 建筑物的逐月负荷66
• 5.2.2 岩土热响应实验分析66-69
• 5.2.3 热泵机组的能耗模型69
• 5.2.4 模拟与分析69-71
• 5.2.5 费用年值法的运用71-72
• 5.3 不同方案经济性比较72-80
• 5.3.1 地热换热器的描述74
• 5.3.2 冷热源的选择及能耗分析74
• 5.3.3 设备的选型74-76
• 5.3.4 初投资的比较76-78
• 5.3.5 运行费用的比较78-80
• 5.3.6 费用年值的比较80
• 5.4 本章小结80-82
• 第6章 结论与展望82-84
• 6.1 结论一82
• 6.2 结论二82
• 6.3 结论三82-83
• 6.4 结论四83
• 6.5 展望83-84
• 参考文献84-88
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况88-89
• 致谢89

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

重庆市冷却塔复合式地埋管地源热泵系统优化及控制研究    贾宇

基于地源热泵系统的运行参数优化设计与分析    石维群

中国地源热泵技术应用发展情况调查报告(2005～2006)    吕悦;莫然;周沫;邓海燕;

太阳能-土壤源热泵系统(SESHPS)交替运行性能的数值模拟    杨卫波,施明恒,董华

地源热泵竖直埋管的有限长线热源模型    曾和义,刁乃仁,方肇洪

双U型埋管地热换热器的传热模型    曾和义,方肇洪

冷凝器换热模型与仿真    周伟,曲云霞,方肇洪

桩埋管与井埋管实验与数值模拟    李新国,陈志豪,赵军,李丽新,马一太

地下水源热泵的最优化研究    杨昭,张世钢,孙政,马一太

地源热泵小负荷状态下的运行优化    李炳熙,王永镖,姜宝成,小原申哉

地源热泵在国外的发展概况及其在我国应用前景初探    张佩芳

地源热泵技术的应用现状及展望    裴侠风

U型竖直埋管地热换热器传热模型研究    曾和义

地源热泵地埋管的传热性能实验研究    刘文学

地源热泵复合系统的研究    满意

关于土源导热性能及探测技术研究的思考    李帅;康景文;于伟强;

中国地区土壤源热泵系统研究进展评述    袁艳平;曹晓玲;雷波;杨从辉;

浅层地热能在合肥地区的应用    李清;李益湘;

合肥滨湖新区地源热泵技术的应用研究    宣玲娟;刘森;仲清;

地源热泵长期运行对生态环境的影响    王艳霞;蒋绿林;高伟;

水·地源热泵在我国温室生产上的应用    任子君;贾延宇;赵阳;孙治强;

能源地下工程的概念、应用与前景展望    夏才初;曹诗定;王伟;

构建信息技术经济学学科体系    张才明;

改革开放30年中国能源发展战略的变革    徐寿波;

建国60年中国“技术经济”科学技术发展的回顾与展望    徐寿波;

竖直U形地埋管换热器钻孔内热阻计算方法比较    王永菲;陈超;任艳;陈疆;

发展地源热泵 促进节能减排    柳德宝;

某大酒店水源热泵机房设计简介    郑丽娟;

地热能在某酒店工程中的开发利用    田彦法;

闭式地表水地源热泵系统的实用分析    李京朋;衣明;黄昕;

某地源热泵系统经济技术比较及节能分析    曲晓宁;卢晗;楚广明;

基于热响应测试的岩土体热扩散率的确定方法    任倩;钱华;郑晓红;

平原区浅层地温能可开采资源量评价方法初探    庞炳乾;史云杰;李贵;

用于暖通空调的可再生能源技术与绿色建筑    牛润萍;张欢;林黎;吕强;

夏热冬冷地区地源热泵技术应用问题的几点思考    姜晨光;林长胜;钱保国;何跃平;朱烨昕;顾持真;

蒸气压缩式制冷装置稳态仿真及分析    高珊

岩土热响应测试仪的研制与实验研究    尹振江

地源热泵及辐射末端在夏热冬冷地区运行特性的实验分析研究    王蕾

地源热泵U型竖直埋管钻孔外传热模型研究    战国会

地源热泵地埋管换热模型与实验研究    洪永挺

基于蒙特卡罗法的地源热泵地埋管随机传热分析    陈德超

污水源热泵的设计及应用    于蕾

土壤源热泵垂直U型管周围土壤温度场的模拟研究    吴建坤

地下水渗流对管束式地埋管换热的影响    张坤

太阳能—水源热泵辅助供暖系统的研究    李善可

移动平均在并联有源电力滤波器中的应用    谢斌;戴珂;方昕;康勇;

冷却塔辅助冷却地源热泵技术经济分析    李恺渊;王景刚;

地埋管地源热泵系统的设计概述    温玮;

地源热泵竖直埋管的有限长线热源模型    曾和义,刁乃仁,方肇洪

垂直埋管地源热泵的圆柱面传热模型及简化计算    柳晓雷,王德林,方肇洪

冷凝器换热模型与仿真    周伟,曲云霞,方肇洪

太阳能利用100年    李锦堂

地热资源及其利用    朱家玲

土壤源热泵地埋管换热实验研究    於仲义;胡平放;袁旭东;

基于地源热泵的复合式空调冷热源系统设计    于瑛;罗明忠;

现代化办公楼建筑的空调冷负荷分析及设备选择    赵志安;杨纯华;

不同开停比下地源热泵夏季工况运行性能研究    颜亮;王沣浩;余斌;

某大型住宅小区地埋管地源热泵空调系统设计及若干问题分析    张银安;李斌;王俊杰;

太阳能土壤耦合热泵系统集热与蓄热分析    王京

基于地理管的太阳能季节性蓄热的地下传热数值分析    王艳

U型管土壤源热泵系统设计与运行策略的研究    范萍萍

重庆市公共建筑能耗现状及节能评价分析    郭林文

太阳能—土壤复合式地源热泵运行特性研究    李永

双U型埋管地源热泵土壤温度场的研究与热泵系统的经济性分析    刘晓海

地源热泵系统的地下换热器性能测试与模型设计研究    单金龙

重庆地区可再生能源建筑应用技术推广及应用研究    周世玉

世界能源和节能技术的发展与趋势    倪德良

地源热泵-供暖空调节能环保技术    李新国,胡璟,赵军,朱强,王施力

地源热泵的工程应用与江南娱乐尤文图斯入口 特性分析    涂锋华,赵军,朱强,宋佳钫,龚宇烈

地源热泵空调系统的研究开发与应用    刁乃仁,方肇洪,过增元

地源热泵系统防冻液的选择    曲云霞,张林华,方肇洪,李安桂

压缩式热泵循环热力学分析方法    李德春,张永贵

美国开式回路地源热泵利用地下水的若干规定    李琴云,刁乃仁,方肇洪

石油危机以来世界石油市场的变化    杨国玉,刘晓生

节能省地型住宅全方位发展    孙克放,董晔

我国可持续发展中的能源问题    戴彦德

水源热泵中央空调系统及其技术经济分析    徐伟;

地热源热泵冬夏暖冷联供试验    何雪冰;王文;丁勇;胡鸣明;刘宪英;

中安翡翠湖湖心别墅地源热泵系统分析    王勇;卢军;丁豪;安天华;

燃气热水器辐射地板及地源热泵辐射地板试验研究及传热模型    王文

地源热泵技术的应用及发展研究    王兴东;

竖直埋管地热换热器的稳态温度场分析    曾和义,刁乃仁,方肇洪

地热换热器U型埋管的传热模型及热阻计算    崔萍 ,刁乃仁 ,方肇洪 ,孙长亮

地源热泵优化设计地热换热器    刁乃仁,方肇洪

垂直埋管地热换热器的传热模型与计算    柳晓雷,王德林,方肇洪

地热换热器的传热模型及其分析    敬新益,姜水生,钟斌

竖直埋管地热换热器钻孔内的传热分析    曾和义,刁乃仁,方肇洪

地源热泵系统地热换热器的设计研究    张文涛;唐伟伟;

地源热泵竖直埋管的有限长线热源模型    曾和义,刁乃仁,方肇洪

深层岩土热物性的现场测定    李鑫;李玉杰;于明志;刁乃仁;

竖直地热换热器的设计计算    施恂根;苏华;苏劲松;

埋管式地热换热器设计方案的分析与比较    王粮;陈卫翠;

竖直埋管地热换热器设计及其影响因素    刁乃仁;李琴云;范军;方肇洪;

地源热泵系统中地热换热器的传热分析    刁乃仁;徐广利;方肇洪;

竖直地热换热器的设计计算    施恂根;赵跃平;黄练红;王亨林;

单井回灌地热换热器井内的数值模型    李旻;刁乃仁;方肇洪;

单井回灌地热换热器井内的数值模型    李旻;刁乃仁;方肇洪;

深层岩土热物性测试方法研究与应用    孙亭;齐立宝;于明志;

竖直埋管地热换热器设计及其影响因素    刁乃仁;李琴云;方肇洪;

竖直U型埋管换热器支管间热量回流分析    范军;刁乃仁;方肇洪;

我国地源热泵产业迎来发展高潮    李元普　柳春凤

三方携手 共推地源热泵行业发展    

美国地源热泵正在从家庭走向商业建筑和工农业领域    本报记者 许意强

第五届地源热泵技术论坛将在天津召开    记者 康源

国内首个地源热泵系统实验基地落户华清    记者 安也致

吴元炜：发展地源热泵需要系统整合力    本报记者 许意强

乌市推广地源热泵技术    记者纪洲

推广地源热泵须勘查先行    本报记者 任欢欢

令人瞩目的地源热泵　    张佩芳

清洁能源推动采暖变革    王强

地热换热器的传热问题研究及其工程应用    刁乃仁

地源热泵地埋管随机传热与可靠性理论研究    刘卓栋

地源热泵空调系统运行建模研究及能效分析    雷飞

促进地源热泵在建筑中应用的经济激励机制研究    张国东

地源热泵U型埋管换热器的变周期模型研究    徐坚

U型竖直地埋管换热器热响应模型及其算法研究    杨伟

地源热泵实验台及同轴套管换热器传热模型研究    刘冬生

动态负荷下地源热泵性能研究    王勇

地源热泵与太阳能集热器联合供暖系统研究及仿真分析    吴晓寒

竖直埋管地源热泵恒温恒湿空调系统研究    余鑫

地热换热器循环液温度设定对地源热泵系统影响的分析与研究    王茂盛

桩基螺旋管地热换热器导热模型分析与实验研究    石磊

温湿度独立控制地源热泵系统运行策略研究    李扬

变负荷工况下地源热泵系统的数值模拟    刘德强

中埋地源热泵系统运行特性分析与实验研究    赵进

地源热泵U型竖埋管换热器传热的理论模拟与实验研究    刘晓东

地热换热器传热模型和设计计算的进一步研究    林芸

地源热泵性能分析    曹艺

混和型地源热泵系统运行特性研究    李助军

土壤源热泵单U型垂直埋管换热器的传热研究和设计计算    蒋建龙