文档介绍：该【某办公建筑复合式地源热泵空调系统优化分析--基于济南地区 】是由【1781111****】上传分享，文档一共【5】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【某办公建筑复合式地源热泵空调系统优化分析--基于济南地区 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。:..2021年第01期建建筑Na01?2021总第271期Aechitectuee&ConsteuctionVol-271某办公建筑复合式地源热泵空调系统优化分析----基于济南地区高伟(厦门合立道工程设计集团股份有限公司福建厦门361000)摘要:受建筑冷热负荷的不平衡与太阳能资源的丰富程度影响,地源热泵系统的设计常采用通过耦合不同的辅助供热或散热设备的措施来提高系统运行的经济性。为了明确最佳的系统配置,以济南地区某办公建筑的地源热泵空调系统为工程案例,采用TRNSYS软件对5组模型(不同冷却塔辅助散热比例,以及不同的太阳能辅助供热比例)进行运行周期为20年的模拟分析,从地温变化、系统运行效率、初投资及运行成本等方面对上述5种模型进行对比分析,最后选定太阳能-冷却塔-地源热泵系统(辅助冷却比例30%)作为该建筑的空调系统,系统具体配置为钻孔数量26个,,集热器面积100m2,水箱容量9m3关键词:地源热泵;冷却塔;太阳能;性能分析中图分类号:TU83文献标识码:A文章编号:1004-6135(2021)01-0081-05analysisofahybUdGSHPsystemfoeanofficebuilding------BasingonJinanareaGAO(XiamenHordorEngineeringDesignGroupCo.,Ltd,Xiamen361000)Abstract:ofsolarenergyresourcesthedesignofgroundsourceheatpump(GSHP)-,thepaperstudiedaGSHPsystemlocatedinJinanareabyconstructingfivedifferentsystemmodelswithTRNSYSsoftware(withdifferentauxiliarycoolingrateanddifferentsolarauxiliawheatingrate)andsirnulatedthe20years',systemoperationefficiency,,thesolar-coolingtower-GSHP(auxiliawcoolingrateof30%)waschosenfortheair-,,:Groundsourceheatpump;Coolingtower;Solarenergy;analysis的设计常采用通过耦合不同的辅助供热或散热设备的措施来提高系统运行的经济性。比如,杨卫波等人自1940年以来,人们开始对地源热泵系统的性进行了冷却塔复合式地源热泵系统研究[3],王成勇等能进行分析及研究。将太阳能集热器与地源热泵的人进行了太阳能复合式地源热泵系统研究⑷。本文地埋管进行组合,让富余的太阳能储藏在土壤中,是对济南地区某办公楼建筑的复合式地源热泵空调系Penrod在1956年首次提出的设想,1962年彭罗德提统进行设计优化分析。出了太阳能-地源热泵复合系统的工作原理[1]#近根据太阳能资源分布图显示,济南属于三类地年来,地源热泵在我国发展迅速,围绕着复合式地源区,太阳能资源较为丰富[5]。因此,该地区应用地源,泵系统的#通常考虑用太阳能进行供热泵系统进行了大量的研究和探索越来越多的工程也随之被投入使用[2]#考虑到不同地区建筑冷热负热。但是,由于该地区大多数建筑的夏季累计供冷负荷与太阳能资源的丰富程度不平衡性,地源热泵系统荷大于冬季累计供热负荷,若冬季使用太阳能辅助供热,会进一步加剧地下换热不平衡。因此,如何充分利用太阳能和地热能实现各个能源子系统之间的优作者简介:高伟(-',男,高级工程师。:330376202@化匹配,是其首要考虑问题#收稿日期:2020-08-23济南地区的冷热负荷不平衡率相对南方地区较:..82-福建建筑2021年低,冬季太阳能南方为丰富,太阳能的3月,冷负荷集中在5?9月,3?5月和9-12月处于过复合使用虽然降低泵系统的供热能耗,但加剧了渡季节负荷#取11月16日-3月15系统全年的衡现象。需冷却塔日,年累计荷为38453kwh。供冷时间取5月16夏季,一方面减系统的设计容?9月15日,年累计冷负荷为86840kWh#量,降低系统;另一方分利用了2空调系统模型建立太阳能,降低了系统的整体能耗,还能实现各子系统互为备用的目的。,建筑在冷荷建筑负荷模拟计算平衡,采用泵系统时,向壤释放的热量该建筑为一幢面积1200m2的小型办公建筑,层大于从土壤吸取的热量#,在的设计应采用夏季的最大量#荷及、,层数2层#用TRNBuild模块对建筑的逐测试结果,参设计规范⑹,经计算:该地荷进行模拟计算。气象参数使用的件Type109所能识别的标准TM2格气象数据,建筑负泵系统采用管径DN32的单U,竖直深度100m,夏季共需钻孔总长度3473-18m,荷计算模型如图1所示。模拟结果显示,,考虑富余量,确定实际设计36深度为?100m井#系统模型如图2所示##荷集中在每年的11月辐射P空温厦干湿疥员荷统计员荷输出作息表地温图1建筑负荷模型模拟流程图图2地源热泵系统模型:..年01期总第271期高伟?某办公建筑复合式地源热泵空调系统优化分析-83-与系统系统串联系统运行效率,选用并在实际应用中,冷却泵的耦合方方式耦合冷却泵系统。TRNSYS模式有串等方式。文献研究显示⑺,如图3所示。TB-■-圜--U-**机组水泵-2输出-5分水器-0-机组启停?输出“集水器冷塔水泵气蕊每日!地埋管及冷却塔输出温度Y?:气話;她埋管水泵-3图3冷却塔复合式地源热泵系统模型最大量和钻孔计算结果,求比能可能低于常规泵系统。,必须对不同辅值后单位钻孔量为:。。考虑到富余量,选取冬季的泵系统的设计方案如下:单位井深量选取30W/叫按冬季的供荷,4cooler=2-(1',需钻孔:约(=(1-!)w//(2)3127叫共需32钻井深度100m的井。若式中,Qcooler------量,kW;夏季单位井深的量取为45W/叫32个!——冷却比例,!才、于70%;井可的最大释热量为144kW。荷计算,Qw-—)设计的系统最大量;。所以,冷却塔需要承——对应!的钻孔设计;。冷却塔的额定容量约为N——单位钻孔量。系统最大量(下文称为“冷却比例”)的上文所求得的冷却量近似为冷却比12%#一般情况下,冷却比例越大,所选取的辅例10%的量。通过调整钻孔数量和冷却助设备功耗越大。当冷却塔承担整个系统较大量设定不同冷却比例,相应的复合系统设计参数例冷荷,冷却复泵系统的行如1所示。表1冷却塔设计容量和埋管数量及地埋管换热器内流速/辅助设备功率辅助冷却比例冷却塔水流量钻孔数量地埋管环路流量流速地源侧水泵冷却水泵冷却功率(%)(m3/h)(个)(m3/h)(m/c)(kW)(kW)(kW):..--福建建筑2021年]]复合系统选,建模如图4所示。选取的集类考虑到辅助冷却比例为30%、50%和70%这3为平板式集,设计经验,每方米太阳能组模,设计容量无法满足冬季需求,集所匹配的水量80-100(L/m2)。取值需要对这3个模型进行太阳能集的耦合,以90Lm23数的太阳能集有一#利用太阳能承分供荷。定余量,与之配的水箱容量见表2#太阳能集泵的之间耦合方式同样气蒙数据图4太阳能/冷却塔/地源热泵复合系统模型表2不同辅助冷却比例下的太阳能集热器面积及水箱容积冷却例钻孔数量集计算面积集设计面积水量太阳能热水泵(%)(个)(m2)(m2)(m3)(kW)。相比之③、④、⑤组的复3技术经济分析系统为平衡,机行性能较为稳定,,机能高于①、②。就系统功耗而建立①泵系统、②冷却塔复泵言,③的机系统功耗均为最低,在于:一方系统(辅冷例10%)和太阳能-冷却塔复系统匹配,使机组始终能行;另泵系统(辅冷比例③30%、④50%、⑤70%)等5个一方面,过低的设备无法起到降低系统能耗模型,并进行对比分析。对数见表3#作用,而过高的设备会增加系统的运行由表3可出:①、②两壤上升明显,存功耗。所以,进行的及供热(30%),可在较为严重的热堆积现象,使得随着运行增加,以系统的总能耗最低。表3各系统模型运行相关数据①②③④⑤运行末土壤(°C)(C)(kWh)443877453174354180370297371495系统总功耗(kWh)587877586870539020628253734560:..年01期总第271期高伟?某办公建筑复合式地源热泵空调系统优化分析-85?经济性分析泵系统及冷却塔辅助系统初投资概算表,辅冷比例为(1)初投资成本分析30%-70%的系统投资需考虑太阳能集热器、集热泵、系统初投资成本,主要由机组、地埋管式换热器、蓄热水箱等投资。计算得到30%、50%、70%三种系统冷却塔、太阳能热水系统、水泵等组成。、。表4地源热泵系统及冷却塔辅助系统初投资概算(冷热源部分)地源热泵系统辅助冷却比例10%明细总数量单价(元)合计/万元总数量单(元)合计/万元空调热泵机组(万kcal/h)(m3/h)(m3/h)(m)(m)(m3/h)(m3/h)(万元),冷却塔复合式地源热(10%)的冷却塔,可以有效降低系统的初投资和运行泵系统在耦合冷却塔情况下减少了部分地埋管的设成本。若进一步增加冷却塔的辅助散热比例,则需要计容量,;在太阳能-冷在冬季耦合太阳能进行辅助供热#经比较发现,当辅却塔-地源热泵复合式地源热泵系统中,随着冷却塔助冷却比例为30%时候,该太阳能/冷却塔复合式地比例增大,地埋管设计容量相随之减少,但太阳能面源热泵系统在五种系统模型中的综合经济效益最高,积逐渐增大,辅助冷却比例30%、50%、70%与常规地因此选定该系统为建筑物的空调系统,系统具体配置源热泵系统初投资分别增长-、、为:钻孔数量26个,冷却塔水流量&4m3/h,。面积100m2,水箱容量9m3#(2)-h,根$1%PenrodEB,,20EarthHeatPumpa$J].HeatingPipingAirConditioning,据表各系统累计总功计算出各系统年累计1969,41(6):97-:、、42-02万$2%$M%.北京:中国建筑元、、。相比较而言,系统③虽工业出版社,②,但增加的投资成本在后期运行$3%杨卫波,(HGSHPS)的研究过程可以回收。此外,系统③增加了太阳能系统,可$J%.建筑热能通风空调,2006,5(3):20-,尤其对于民用建筑或者对于$4%王成勇,陈炳文,陈文明,,具有明显的经济效益,其系统及其地埋管系统[太阳能学报,,():J%.201132177地温增幅也在合理的变化范围内,因此综合效益远高-#$5%杨洪兴,$M%.北京:中国建筑出版社,$6%-2009地源热泵系统技术规范$S%.:建筑出,$7%郝先栋,罗寿平,、串联连接混合式地源热泵种不同的复合式地源热泵系统形式,并进行了综合对比较$J%.制冷与空调,2009,23(2):42-,主要结论如下:相比于冬夏负荷全部由地埋管系统承担的常规地源热泵,夏季辅助一定比例