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地源熱泵空調系統優化設計與模擬分析技術

項目簡介近年來，在我國科技部、建設部等政府部門的大力推動下，地源熱泵空調系統在我國許多北方省市得到了大面積推廣應用。但是，淺層地熱能開發利用工作是一個綜合技術性較強的系統工程，如果設計不當，經常出現無法正常運行的情況，更有甚者系統已經報廢。導致地源熱泵系統失敗的主要原因有很多，例如在建設初期沒有進行充分的淺層地溫能測試以及地下換熱特性實驗、地層巖性取芯分析，完全憑借經驗參數設計，忽視了淺層地溫能資源分布的地域差異性；缺乏對建筑冷熱負荷的仔細計算，出現“大馬拉小車”或者“小馬拉大車”現象；缺乏對地源熱泵系統長期性能的分析與預測，忽視了淺層地溫的堆積效應；工程施工不規范；運行監測調控缺乏等等。因此，實施地源熱泵空調供熱系統，必須進行嚴格的技術，包括地下土壤熱特性測試、地層巖性取芯分析；建筑冷熱負荷的動態模擬計算、地源熱泵系統長期性能分析與預測；規范工程施工；建立有效的地下溫度場變化特性監測系統等，才能確保地源熱泵系統的長期可靠穩定運行，達到預期效果。1）地溫能勘查和地下換熱特性測試技術河北工業大學成功研制出了基于恒溫法的地下換熱性能測試裝置，已經申請國家發明專利。該系統能夠獲得地下溫度場、土壤導熱系數以及地下換熱特性等重要參數的實測數據，為系統設計提供科學依據。該裝置在天津、河北、山東、安徽等省市進行了大量的測試工作，積累了大量的實測數據。2）建筑物冷熱負荷的動態模擬技術通過采用目前國際流行的建筑能耗模擬軟件，結合建筑圍護結構、區域氣候、使用特點等特征進行可以充分反映出建筑物冷熱負荷的小時變化規律，為地下設計與系統運行策略提供重要的依據。在逐時負荷基礎上進行地下設計，可以有效避免設計不匹配現象。3）地溫場動態分析與節能預測技術通過基于地下溫度場和流體溫度變化的系統運行分析，可以為實際地下管群的優化提供具體的指導，從而保證整個埋管系統的合理布局，節省建設成本。該技術先后應用于天津和河北省的國土資源部淺層地溫能大調查項目。4）地源熱泵地下溫度場監測技術通過合理地設置地下溫度場測點，可以準確地反映出系統的運行狀況，及時發現淺層地溫的堆積效應，這有利于系統的運行節能，保證系統長期運行的可靠性和穩定性。目前，河北工業大學已經在天津和河北等地的地源熱泵系統工程中，成功設計了大量的地下監測系統，掌握了第一手的系統運行與節能數據，這對于地源熱泵系統的優化設計具有直接指導意義。項目負責人王華軍聯系方式聯系電話：15122700298Email：huajunwang@126.com

河北工業大學 2021-04-11

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