论文摘要
利用地能资源的地源热泵被称之为21世纪最有效的供热制冷高效绿色环保技术,以地球表面浅层地热资源作为冷热源,利用清洁的、近乎无限可再生的能源,是一种既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵空调系统利用大地作为冷热源,通过中间介质在埋设于地下的封闭环路中循环流动,与大地进行热量交换,进而由热泵实现对建筑物的空调。国内对地源热泵的研究尚处于初级阶段,地源热泵空调系统的性能预测、系统的优化设计等方面的研究还很不完善,也缺乏相应的规范,这在很大程度上制约了地源热泵的应用。因此,本文就土壤源热泵系统展开动态仿真研究。典型的土壤源热泵是通过埋地热交换器从土壤吸热或向土壤放热。夏季空调时,室内的余热经过热泵转移,并通过地埋换热器释放到土壤中,同时为冬季蓄存热量;冬季供暖时,通过地埋换热器从土壤中取热,经过热泵将热量供给用户,同时,在土壤中蓄存冷量,以备夏季空调用。此类热泵主要包括三套系统:地下埋管换热器、热泵系统及用户末端。本文以作为地源热泵主要研究方向的土壤源热泵为研究对象,采用机理建模方法对热泵机组的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器以及地埋管和空调末端分别建立了仿真数学模型,利用能量守恒、质量守恒定律,将其有机地集合起来,构成整个热泵机组的仿真数学模型,在对热泵机组仿真数学模型研究的基础上,耦合房间负荷及地下换热器的动态数学模型,并利用仿真软件Matlab/Simulink建立整个土壤源热泵系统的仿真模型,进行夏季运行工况的动态运行仿真,来分析了影响土壤源热泵机组运行性能的诸多因素以及预测热泵的运行特性,为系统优化设计、运行提供理论基础。