以地埋管地源热泵系统模型为基础,引入竖直U形地埋管换热器的DST模型,将钻孔深度、钻孔间距和钻孔数量作为热泵系统的设计优化变量,通过全寿命周期内的系统运行模拟,提出了确定热泵系统换热器组群最优组合形式的方法。为地埋管地源热泵系统的方案优选和运行策略的评估提供了必要的理论依据。
本文首先讨论了地源热泵系统竖直埋管地热换热器的理论传热模型及其解析解,然后详细介绍了根据这一模型开发并完善的地热换热器设计和模拟计算软件"地热之星GeoStar V3.0"。该软件除了根据负荷设计计算地埋管的总长度以外,还可计算系统的热泵能耗、地埋管换热器的换热量、孔壁的温度变化以及其他性能参数。GeoStar V3.0还增加了设计太阳能辅助地源热泵系统的功能,可对热负荷占优的建筑进行太阳能集热器与地埋管换热器联合运行的优化设计。本文最后针对某一地源热泵示范工程进行了设计计算。使用结果表明,软件中采用的理论传热模型和设计计算方法可以较精确地用于指导工程实践与相关的科研项目。
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