VIP地源热泵空调系统的优化设计与试验研究资料下载.pdf

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硕士专业：

供热、供燃气、通风及空调工程指导教师：

方肇洪20080401山东建筑大学硕士学位论文摘要地源热泵空调系统利用大地中的低品位热能来实现对建筑物的供热供冷，具有节能与环保的优点，在国内备受关注，有诸多政策在推动地源热泵的实施和发展。

地埋管换热器是其设计中的关键部分，地埋管换热器的设计优劣直接关系到地源热泵空调系统经济性和运行可靠性。

本文首先基于地埋管换热器设计软件“地热之星，分析了地埋管换热器工程上常用的单U25、单U32、双U25、双U32四种埋管型式钻孔设计长度的设计影响因素，研究结果表明：

钻孔设计长度随回填材料导热系数、岩土导热系数和体积比热、钻孔间距、钻孔半径和U型管间距的减小而增加；

当分别以上述设计因素为变量时，四种埋管型式的钻孔设计长度有一致的趋势：

单U25单U32双U25双U32。

其次，建立了基于价值工程分析方法的地埋管换热器的经济技术分析模型，以合理设计（理想工况）、固定钻孔深度、和固定钻孔个数三个角度分析计算了单U25、单U32管、双U25管和双U32管四种地埋管方案的价值指数，并指出：

单U型式埋管随钻孔费用的增加其价值系数变小，双U型式埋管反之；

钻孔费用和水泵运行费用是影响价值系数的重要因素；

双U管通常适合在钻孔费用高、埋管面积紧张的场合采用；

埋管型式的价值系数同钻孔设计深度有较大的联系，工程上人为确定的钻孔深度影响到地埋管换热系统的技术经济价值：

由于其较少的钻孔设计长度和较低的运行费用，双U25型式埋管在各种工况下价值系数最高，是最佳方案；

单U25型式埋管在各种工况下价值系数最低，是最劣方案。

再次，讨论了地源热泵混合系统的型式、设计方法和控制策略，提出基于遗传算法的以初投资和运行费用的双目标地源热泵混合优化设计方法。

最后，使用自主开发的岩土热物性测试仪为国内数个城市地源热泵工程进行了现场岩土热物性测试，并取得了当地的岩土导热系数和相应埋管条件下的钻孔内热阻数值，为地源热泵推广应用提供了基础性数据。

关键词：

地埋管换热器，价值工程，地源热泵混合系统，岩土热物性测试山东建筑大学硕士学位论文DesignOptimizationandExperimentStudyofGround-SourceHeatPumpSystemsZhaoQiang（HeatingVentilatingandAir-ConditioningEngineering）DirectedbyProfFangZhaohongABSTRACTGromldSourceHeatPump（GSI-n）systemshavetheadvantagesofenergysavingandenvironment-friendlinessbyutilizingthevastgeothermalenergystoredintheearthforheatingandairconditioningWithmoreandmoreattention，thegovernmentmakessomepolicesforspreadinggroundsourceheatpumpsThegeothermalheatexchangerisakeytechnology,anditsqualityinfluencestheeconomicsandreliabilityofthe毋oulldsourceheatpumpsystemsFirstly,basedonthegroundsourceheatpumpdesignsoftware“GeoStar，thethesisanalyzestheinfluencefactorsinsizingofboreholes、析tllfourstylesofsingleanddoubleU-tubesThestudyindicatesthatthesizeofboreholesisdecreasing、，itllincreaseinthermalconductivityofbackfills，groundthermalconductivity,boreseparationdistance，boreradius，andU-tubespace晰也thosefactorschangingthesizesofboreholesofthefourpipestylesfollowtheidenticaltrend，thatissingle25single32double25double32；

Secondly,aneconomicandtechnicalanalysismodelofthegeothermalheatexchangersiSbuildupbasedonthevalueengineeringIndependentlyonthreeconditionsoftheidealdesign，thefaxedboreholedepthandthefaxedboreholequantities，thethesishascomputedvaluecoefficientsofthefourburiedpipestyles，andpointedoutthatthevaluecoefficientsofthesingleU-tubeisdecreasing、析t11thedrillingcostincreasingandonthecontrarytothedoubleU-tubeconfigurationsDrillingcostandcirculatingcostaretwoimportantfactorsinfluencingthevaluecoefficientsUsuallythedoubleUtubeissuitableforthosedistrictswherethedrillingcostishi曲，orinstallationgroundislimitedThevaluecoefficientsofU-tubepipestylesarelinked、析tlltheboredesigndepthHastilyascertainedboreholedepthinfluencestheeconomicsandtechnologyOwingtosmallerboreholedesignlengthandlowercirculatingcost，doubleDe25U-tubepipestylehasthehighestvaluecoefficient，andisthebestscheme；

onthecontrast，singleDe25U-bendpipestylehasthelowestvaluecoefficient，andistheworstschemeThirdly,thethesisdiscussessystemstyles，techniquesandcontrolstrategiesofhybridIII-山东建筑大学硕士学位论文GSHPsystems，putsforwardalloptimizingdesignmethodwithfirstcostandcirculatingcost嬲computingaimswhichbasedontheGeneticAlgorithmsLastly,withself-developedtestequipmentofgroundthermalconductivity,in-sitetemperaturerespo