天津某项目底板下埋管地源热泵系统应用研究
地源热泵系统的节能环保优势，使得其在国内外得到了广泛的应用和发展，各国学者对于地源热泵系统的理论研究也已取得很大进展。虽然地源热泵竖直埋管系统相对水平埋管系统占地面积小，但是仍需额外占地。有些建筑容积率很高，建筑周围不具备钻孔成井的条件，需要考虑桩埋管或在建筑底板下埋管的方式。 本文所述工程项目位于天津市，建筑性质为办公建筑，建筑地下室边线紧贴用地红线，建筑周围无可利用的打井埋管空间，因此考虑采用底板下埋管地源热泵系统作为建筑的冷热源。 应用eQUEST软件建立建筑模型，计算得出建筑全年动态冷热负荷。通过计算冬夏季地源热泵系统的吸放热量，得出地源侧年吸放热不平衡率为9.12％。通过热响应测试试验，实测该地源热泵系统冬、夏季的单孔换热量分别为4759.2W、5340.0W。应用TRNSYS软件对该系统在设计工况下运行20年对土壤温度场和机组性能系数的影响进行了模拟研究，结果表明土壤平均温度从16.40℃上升到22.45℃，夏季制冷工况下机组性能系数降低了1.38，冬季制热工况下机组性能系数升高了0.12。 由于地下换热器设置于地下室底板之下，打井埋管操作面位于结构基坑内，为方便施工和节省成本，欲将地埋管埋深从120米减小为100米或者将井间距从4.2米减小为3.5米。经TRNSYS模拟研究，这两种方式对土壤平均温度和机组性能参数影响较大，均不可取。为了有效抑止施工过程中产生的管涌现象，将回填材料改为中砂，经 TRNSYS模拟研究，将回填材料改为中砂后对土壤温度场和机组性能系数的影响较小，可以采用。 鉴于底板下埋管的特殊性，本文对底板下埋管地源热泵系统施工过程中遇到的相关问题进行了分析，并提出了可供参考的解决方案。此外，结合本项目特点，本文还对四种不同的冷热源方案进行了经济分析，论证了采用地源热泵系统在经济上的优势。
地源热泵;底板下埋管;冷热负荷;土壤温度场;机组性能
天津大学
硕士
环境工程
邢金城
2015
中文
TU831.2
66
2017-08-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）