01復(fù)合補(bǔ)熱土壤熱源的耦合供熱運(yùn)行：提高供熱性能、降低埋管數(shù)量 游田

1、清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系復(fù)合補(bǔ)熱土壤源熱泵的耦合供熱運(yùn)行：提高提高供熱性能供熱性能、降低埋管數(shù)量降低埋管數(shù)量報(bào)告人：尚升尚升作者：游游田田，石文星 王寶龍 吳偉 李先庭導(dǎo)師：李先庭李先庭1清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系目錄背景復(fù)合補(bǔ)熱土壤源熱泵系統(tǒng)模型建立系統(tǒng)性能分析總結(jié)2清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系u土壤源熱泵的特點(diǎn)n清潔環(huán)保n節(jié)能高效n政府補(bǔ)貼u應(yīng)用現(xiàn)狀 n增速迅猛n廣泛應(yīng)用于北方地區(qū)背景3清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系u全年土壤熱不平衡n供熱為主的建筑n土壤溫度下降n系統(tǒng)性能衰減甚至無法運(yùn)行存在問題土壤4清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系存在問題5建筑負(fù)荷土壤平均溫度系統(tǒng)供熱量u尖峰負(fù)荷供熱不足 n熱負(fù)荷增大n系統(tǒng)供熱性能

2、衰減u地埋管數(shù)量大n維持尖峰供熱n初投資高清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系 3m5m7mu優(yōu)化埋管設(shè)計(jì) n增大埋管間距n增加埋管深度n增加埋管數(shù)量n應(yīng)用效果可提高尖峰負(fù)荷的供熱量，但增加打井費(fèi)用和埋管占地面積不能根本解決全年熱不平衡，僅能起延緩作用背景：研究現(xiàn)狀6清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系土壤背景：研究現(xiàn)狀u增加輔助設(shè)備n鍋爐能效比低高能低用n太陽能集熱器初投資高受氣候影響大運(yùn)行維護(hù)困難n空氣源熱泵節(jié)能性有待進(jìn)一步提高7清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系目錄背景復(fù)合補(bǔ)熱土壤源熱泵系統(tǒng)模型建立系統(tǒng)性能分析總結(jié)8清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系復(fù)合補(bǔ)熱土壤源熱泵系統(tǒng)u復(fù)合補(bǔ)熱機(jī)組+土壤源熱泵系統(tǒng)n充分利用空氣的熱能n減少?gòu)耐寥廊?

3、用戶采暖空調(diào)機(jī)組熱水電能生活熱水熱水機(jī)組電能熱水復(fù)合補(bǔ)熱機(jī)組地埋管換熱器清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系熱虹吸模式p自然溫差驅(qū)動(dòng) tp壓縮機(jī)停止運(yùn)行p壓縮機(jī)運(yùn)行p具有較高的 COPp大制熱量Vapor Liquid熱泵模式制熱量加倍:86kW170kW實(shí)驗(yàn)室測(cè)試 COP:12.8612.86S蒸氣壓/縮熱虹吸復(fù)合補(bǔ)熱機(jī)組SS復(fù)合補(bǔ)熱機(jī)組原理額定制熱量: 170kW4.3m2.5m3.1m 15102025303540510清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系復(fù)合補(bǔ)熱機(jī)組與地源熱泵耦合運(yùn)行u非采暖期補(bǔ)熱n蓄存高溫空氣熱能有助于全年熱平衡11清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系u采暖期耦合供暖n提高機(jī)組入口水溫提高機(jī)組效率；降低埋管數(shù)

4、量埋管數(shù)量n減少?gòu)耐寥廊嵊兄谌隉崞胶鈴?fù)合補(bǔ)熱機(jī)組與地源熱泵耦合運(yùn)行12清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系目錄背景復(fù)合補(bǔ)熱土壤源熱泵系統(tǒng)模型建立系統(tǒng)性能分析總結(jié)13清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系系統(tǒng)模型建立u分析對(duì)象n哈爾濱8700m2 賓館建筑n最大熱負(fù)荷636kW，冷負(fù)荷366kWn累計(jì)熱負(fù)荷1220MWh，冷負(fù)荷181MWh14原設(shè)計(jì)原設(shè)計(jì)埋管埋管80% 地地埋管埋管60% 地地埋管埋管40% 地地埋管埋管地埋管數(shù)地埋管數(shù)量量1401128456HCUT機(jī)組 (kW)250260350500GCHP機(jī)組 (kW)1223122312231223u系統(tǒng)設(shè)計(jì)n對(duì)比系統(tǒng)： 耦合運(yùn)行的復(fù)合系統(tǒng) 復(fù)合補(bǔ)熱機(jī)組：補(bǔ)

5、熱和耦合供暖 非耦合運(yùn)行的系統(tǒng) 復(fù)合補(bǔ)熱機(jī)組：僅補(bǔ)熱清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系系統(tǒng)模型建立u系統(tǒng)模型15清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系目錄背景復(fù)合補(bǔ)熱土壤源熱泵系統(tǒng)模型建立系統(tǒng)性能分析總結(jié)16清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系耦合系統(tǒng)運(yùn)行性能分析17u減少埋管數(shù)量時(shí)，耦合系統(tǒng)的土壤溫度更穩(wěn)定清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系系統(tǒng)節(jié)能性分析n機(jī)組入口水溫提升：12.8n機(jī)組供暖COP提升：1.70n機(jī)組制熱量提升：最大35%18u地源熱泵機(jī)組性能( 若埋管數(shù)量減少至60% )清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系系統(tǒng)節(jié)能性分析u系統(tǒng)性能對(duì)比：( 若埋管數(shù)量減少至60% )n耦合系統(tǒng)整體COP：2.56，非耦合系統(tǒng)整體COP：2.18，提升17.4

6、%19uHCUT機(jī)組性能( 若埋管數(shù)量減少至60% )n室外平均氣溫：-11.9，冷凝器出水溫度：8.4n機(jī)組供暖COP：3.79清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析u與非耦合地源熱泵系統(tǒng)對(duì)比u與鍋爐輔助地源熱泵系統(tǒng)對(duì)比埋管數(shù)量初投資(103 CNY)運(yùn)行費(fèi)(103 CNY)非耦合非耦合復(fù)合補(bǔ)熱地源熱泵系統(tǒng)140 根2783400耦合耦合復(fù)合補(bǔ)熱地源熱泵系統(tǒng)84 根2426383節(jié)省比例40%13%4%鍋爐輔助地源熱泵系統(tǒng)耦合的復(fù)合補(bǔ)熱地源熱泵系統(tǒng)初投資 (103 CNY)23692426運(yùn)行費(fèi) (103 CNY)489383投資回收期 (年)基準(zhǔn)1.020清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系目錄背景復(fù)合補(bǔ)熱土壤源熱泵系統(tǒng)模型建立系統(tǒng)性能分析總結(jié)21清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系總結(jié)u1 全年土壤熱不平衡和尖峰負(fù)荷制熱不足是影響土壤源熱泵在北方運(yùn)行的兩大重要問題u2 耦合運(yùn)行的復(fù)合補(bǔ)熱土壤源熱泵系統(tǒng)可將常規(guī)設(shè)計(jì)的地埋管數(shù)量降低至60%，并能維持土壤溫度平穩(wěn)u3 耦合運(yùn)行的復(fù)合系