区太阳能土壤源热泵季节性土壤蓄热.pdf

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严寒地区太阳能土壤源热泵季节性土壤蓄热涛张文雍，郑茂余，王潇，杨(哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090)的解决方案。进行了冬季供暖、太阳能季节性土壤蓄热实验和夏季供冷实验。太阳能季节性土壤充。季节性蓄热能够使太阳能一土壤源热泵系统更充分利用太阳能，在严寒地区得到更好应用。土壤热平衡ThermalHeatPumpthermal定供暖要求。但在严寒地区由于居住建筑冬夏负荷摘要：针对严寒地区太阳能一土壤源热泵初期冬季土壤温度过低导致供热不达标、土壤热量以年为周期不平衡等问题，提出利用太阳能一土壤源热泵现有装置进行太阳能季节性土壤蓄热蓄热对于供暖和供冷都有利。土壤温度在蓄热结束时明显高于初始温度，土壤热量得到了有效补关键词：土壤源热泵；季节性土壤蓄热；中图分类号：TU995文献标识码：A文章编号：1000—4416(2009)08—0A21—04SeasonalSoilStoragebySolar—groundSourceinSevereColdAreaWen—yong，WANG太阳能分布与季节不匹配的特点使得太阳能利用受到限制，太阳能和土壤源热泵相结合，能够弥补太阳能不稳定性和间歇性的缺点，并减小太阳能集热器和地埋管换热器面积，二者联合运行能满足一相差大，土壤温度也较低，系统运行初期地埋管换热器周围土壤温度场得不到有效恢复，热泵效率也将降低，因此必须进行补热。太阳能季节性土壤蓄热是把除冬季外收集的太阳能通过地埋管换热器蓄存在土壤之中，冬季再用热泵将热量从土壤中取出进行供暖。由于土壤温度得到及时恢复和提升，热泵冬季制热性能系数也得到相应提高，并实现了太阳能移季利用。目前，季节性蓄热在国外已有类似应用【1J，但在国内研究较少，尚处于理论和模拟研究阶段Hjj。本文在实验基础上分析太阳能一土壤源热泵供暖结束后的过渡季、夏季太阳能对土壤的蓄热特性以及土壤的热平衡状况，以验证严寒地区季节性土壤蓄热的可行性。第29巷第8期2009年8月煤气与热力太阳能；ZHANGZHENGMao—yu，Xiao，YANGTaosolar—groundenergy；groundAbstract：Aimedtheproblemsoflowwintersoiltemperaturecausingsubstandardheatingheatpumpduringinitialoperationandannualimbalanceheat，asolutionsolarseasonalstorageexistingdevicessolar-groundisputfor-ward．Theexperimentsheating，solarsummercoolingper-formed．Thefavorableforbothcooling．Thetemper—significantlyhigherthanwhenended，andeffectivelycomplemented．TheenablessystemmorefullyutilizeenergybeappliedcoldKeywords：pump；storage；ther—malbalanceq-A2l·GAS＆HEATV01．29No．8Aug．2009toatsourceareatureseverearea．
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实验系统概况2实验流程及满足条件式中t，——蓄热结束时地埋管换热器周围土壤平“——土壤初始温度，℃Q。——过渡季太阳能对土壤蓄热量，GJQ．——夏季供冷建筑物向土壤中的排热量，Q。．——蓄热损失，GJQ。。——冬季供暖期热泵从土壤中取热量，3实验结果及分析①蓄热前冬季供暖实验煤气与热力太阳能一土壤源热泵供暖供冷实验系统建于哈尔滨市郊区的一幢独立建筑中，主要包括4部分：太阳能集热系统、地下土壤换热系统、热泵系统、地板辐射供暖供冷系统，系统流程见图1。太阳能集热器采用自行研制的高效平板型太阳能集热器，集热器面积为50in2，安装在屋顶，正南方向布置。地埋管换热器为12根长度为50in垂直u形单管，位于建筑物下方，见图2。管材为高密度聚乙烯管，外径为32mm。钻孔填充材料为沙土，在距地下垂直U形管群边界外设一眼土壤温度观测井。热泵机组输入功率为2．2kW。实验测量系统由铜一康铜热电偶、巡检仪、干式水表、电能表、压力表组成。实验流程为：冬季供暖、春季太阳能土壤蓄热、夏季太阳能土壤蓄热(土壤冷源直接供冷)、秋季太阳能土壤蓄热。认为土壤经过取热和蓄热后为一个能量周期，在秋季蓄热结束后，土壤温度场应满足以下方程式：【Q。+Q。一Q。≥Qn．。均温度，℃供暖实验于2007年12月5日开始，2008年4月15日结束，共计132d。其中2007年12月5日至2008年3月14Et为太阳能和土