地源热泵系统模拟与优化

论文摘要

全球面临能源短缺和环境恶化危机,地埋管地源热泵这种节能、环保可再生能源技术受到了人们重视,在国内外已有广泛应用。但地源热泵系统初投资高,而且国内部分运行的地源热泵系统节能并不明显,为提高系统节能效果,降低初投资和运行费用,优化地源热泵系统设计和运行就很关键。本文应用Energyplus软件建立复合式地埋管地源热泵系统模型,详细介绍复合式地源热泵系统各设备模型,并在建立的动态系统仿真模型中模拟研究地埋管钻孔深度、埋管流速两个因素对地源热泵系统运行效果影响。提出地源热泵系统优化目标函数——动态费用年值,动态费用年值包括系统年运行费用与初投资折合等额年值。地埋管总长度是影响地源热泵系统初投资和运行效果重要因素,选取钻孔深度L或钻孔数量为优化变量,分别采用虎克杰夫-粒子群混合优化算法或粒子群算法对目标函数进行最小化求解,得到最佳钻孔深度或钻孔数量设计值。对某办公建筑复合式地源热泵系统进行智能优化模拟设计,得到最佳优化变量值。整个优化过程利用Java语言编程设置优化变量、目标函数及优化算法,耦合调用Energyplus不断模拟地源热泵系统。最后对地源热泵系统优化结果影响因素进行敏感性分析,得到影响因素与最优化变量和目标函数最值之间关系,指导地源热泵系统优化和经济性分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 地源热泵系统模型
• 2.1 建筑能耗模拟
• 2.2 复合式地源热泵系统模型
• 2.3 本章小结
• 3 地源热泵系统运行效果模拟分析
• 3.1 埋管总长度对热泵机组进水温度影响分析
• 3.2 埋管换热器流速对流体进出口温度影响
• 3.3 本章小结
• 4 地源热泵系统优化
• 4.1 优化算法及实施
• 4.2 地埋管地源热泵系统优化目标函数
• 4.3 应用分析
• 4.4 影响因素敏感性分析
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 Initialization file 编程构架
• 附录2 Command file 编程构架