01复合补热土壤热源的耦合供热运行：提高供热性能、降低埋管数量 游田.pptx

复合补热土壤源热泵的耦合供热运行：提高供热性能、降低埋管数量 报告人：尚升 作者：游田，石文星 王宝龙 吴伟 李先庭 导师：李先庭 1 目录 2 土壤源热泵的特点 清洁环保 节能高效 政府补贴 应用现状 增速迅猛 广泛应用于北方地区 背景 3 全年土壤热不平衡 供热为主的建筑 土壤温度下降 系统性能衰减甚至无法运行 存在问题 土壤 ≫ 4 存在问题 5 尖峰负荷供热不足 热负荷增大 系统供热性能衰减 地埋管数量大 维持尖峰供热 初投资高 优化埋管设计 增大埋管间距 增加埋管深度 增加埋管数量 应用效果 可提高尖峰负荷的供热量，但增加打井费用和埋管占地面积 不能根本解决全年热不平衡，仅能起延缓作用 背景：研究现状 6 背景：研究现状 增加辅助设备 锅炉 能效比低 高能低用 太阳能集热器 初投资高 受气候影响大 运行维护困难 空气源热泵 节能性有待进一步提高 7 目录 8 复合补热土壤源热泵系统 复合补热机组+土壤源热泵系统 充分利用空气的热能 减少从土壤取热 9 热水 电能 电能 热水 自然温差驱动 Δt 压缩机停止运行 压缩机运行 具有较高的 COP 大制热量 Vapor Liquid 制热量加倍: 86kW→170kW 实验室测试 COP:12.86 复合补热机组原理 额定制热量: 170kW 4.3m×2.5m×3.1m 10 复合补热机组与地源热泵耦合运行 非采暖期补热 蓄存高温空气热能 有助于全年热平衡 11 采暖期耦合供暖 提高机组入口水温 提高机组效率；降低埋管数量 减少从土壤取热 有助于全年热平衡 复合补热机组与地源热泵耦合运行 12 目录 13 系统模型建立 分析对象 哈尔滨8700m2 宾馆建筑 最大热负荷636kW，冷负荷366kW 累计热负荷1220MWh，冷负荷181MWh 14 原设计埋管 80% 地埋管 60% 地埋管 40% 地埋管 地埋管数量 140 112 84 56 HCUT机组 (kW) 250 260 350 500 GCHP机组 (kW) 1223 1223 1223 1223 系统设计 对比系统： 耦合运行的复合系统 复合补热机组：补热和耦合供暖 非耦合运行的系统 复合补热机组：仅补热 系统模型建立 系统模型 15 目录 16 耦合系统运行性能分析 17 减少埋管数量时，耦合系统的土壤温度更稳定 系统节能性分析 机组入口水温提升：12.8℃ 机组供暖COP提升：1.70 机组制热量提升：最大35% 18 地源热泵机组性能( 若埋管数量减少至60% ) 系统节能性分析 系统性能对比：( 若埋管数量减少至60% ) 耦合系统整体COP：2.56，非耦合系统整体COP：2.18，提升17.4% 19 HCUT机组性能( 若埋管数量减少至60% ) 室外平均气温：-11.9℃，冷凝器出水温度：8.4℃ 机组供暖COP：3.79 系统经济性分析 与非耦合地源热泵系统对比 与锅炉辅助地源热泵系统对比 埋管数量 初投资 (×103 CNY) 运行费 (×103 CNY) 非耦合复合补热地源热泵系统 140 根 2783 400 耦合复合补热地源热泵系统 84 根 2426 383 节省比例 40% 13% 4% 锅炉辅助地源热泵系统 耦合的复合补热 地源热泵系统 初投资 (×103 CNY) 2369 2426 运行费 (×103 CNY) 489 383 投资回收期 (年) 基准 1.0 20 目录 21 总结 1 全年土壤热不平衡和尖峰负荷制热不足是影响土壤源热泵在北方运行的两大重要问题 2 耦合运行的复合补热土壤源热泵系统可将常规设计的地埋管数量降低至60%，并能维持土壤温度平稳 3 耦合运行的复合系统中：地源热泵机组供热COP提高1.7，制热量最大提高35%；系统COP提高17.4% 4 耦合运行的复合系统具有较高经济性：相对锅炉辅助地源热泵系统投资回收期仅1年 22 谢谢！ 23