土壤源熱泵與蓄冷耦合系統(tǒng)的研究分析

　　摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源瓶頸問(wèn)題日益突出。尋找更高效的供暖空調(diào)方式刻不容緩。土壤源熱泵系統(tǒng)自問(wèn)世以來(lái)，以其高效節(jié)能的特點(diǎn)逐漸得到大力發(fā)展。蓄冷系統(tǒng)憑借“削峰填谷”的優(yōu)勢(shì)一直備受青睞。兩系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)存在理論上的互利共存。本文以某實(shí)際工程為例，采用DeST軟件建立建筑模型，模擬全年負(fù)荷特點(diǎn)，并研究分析土壤源熱泵與蓄冷耦合系統(tǒng)特性，得到如下結(jié)論：相比多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)，耦合系統(tǒng)全年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約40%。

　　關(guān)鍵詞：土壤源熱泵蓄冷DeST耦合系統(tǒng)

　　眾說(shuō)周知，空調(diào)耗電量約占建筑運(yùn)行能耗50%～60%，且空調(diào)和電力負(fù)荷曲線趨勢(shì)類似，這加劇電力供需矛盾。因此，降低空調(diào)能耗是降低建筑能耗的關(guān)鍵，是“削峰填谷”的重要措施。

　　由于土壤蓄熱性能好，故與空氣源熱泵相比，機(jī)組效率更高，無(wú)需除霜，沒(méi)有結(jié)霜和融霜的能耗損失，系統(tǒng)穩(wěn)定，運(yùn)行費(fèi)用低。冰蓄冷空調(diào)技術(shù)，是在電力負(fù)荷很低的夜間用電低谷期，采用電動(dòng)制冷機(jī)制冰，用蓄冰設(shè)備將冷量貯存起來(lái)，電力負(fù)荷較高的白天，將貯存的冷量釋放出來(lái)，一方面平衡電網(wǎng);另一方面利用峰谷電價(jià)差，節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用[1-2]。

　　王建華等人對(duì)目前復(fù)合系統(tǒng)存在的問(wèn)題提出相應(yīng)解決措施[3];周瑞芳等人結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)地源熱泵聯(lián)合蓄冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析[4];褚賽等人以某工程為例，分析了復(fù)合系統(tǒng)的運(yùn)行策略[5];王俊等人分析了分布式能源高效應(yīng)用的途徑[6];陳明彪從能效和經(jīng)濟(jì)性2個(gè)方面對(duì)跨季節(jié)蓄冷技術(shù)進(jìn)行了分析[7]。

　　本文將以實(shí)際工程為例，利用DeST軟件分析負(fù)荷特征，并配置土壤源熱泵與蓄冷耦合系統(tǒng)，探討耦合系統(tǒng)運(yùn)行模式，與多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行比較，得出該耦合系統(tǒng)的全年運(yùn)行費(fèi)用約節(jié)約40%。

　　1 負(fù)荷模擬

　　本文以武漢某建筑部分區(qū)域?yàn)槔肈eST軟件對(duì)其全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷進(jìn)行模擬，分析該建筑負(fù)荷特征。

　　本建筑物為辦公性質(zhì)。辦公時(shí)間為：工作日8：00-17：00。根據(jù)文獻(xiàn)[8]中的方法，擬定制熱季為：12月1日～3月5日，空調(diào)季為：6月1日～9月25日。由此通過(guò)軟件模擬得到該區(qū)域全年動(dòng)態(tài)冷熱負(fù)荷，如圖1所示(0軸上為熱負(fù)荷，0軸下為冷負(fù)荷)：

　　由圖1可以看出，冷負(fù)荷最大值為104.87kW，熱負(fù)荷的最大值為78.98kW。

　　2 系統(tǒng)配置

　　結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，采用土壤源熱泵+蓄冷耦合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)供冷供熱。

　　由于建筑負(fù)荷較小，壓縮機(jī)為渦旋式，因此蓄冷系統(tǒng)形式采用水蓄冷，蓄冷槽采用溫度分層型，水箱體積為57m?。機(jī)組夏季COP約為5.3，制冷量為76.5kW，因此得到地源熱泵排至土壤中的熱量為91kW。本項(xiàng)目地埋管側(cè)的鉆井深度設(shè)計(jì)為100m，埋管形式為雙U，鉆井單位換熱量為55W/m，并考慮鉆井?dāng)?shù)量10%～20%的附加量，故所需的鉆井?dāng)?shù)量為20口。