土壤源热泵系统的经济性分析

土壤源热泵因其显著的节能和环境保护效益，在国内外日益受到重视。在我国，一些关于土壤源热泵系统的动态性能与节能潜力的基础研究，得到了一定程度的发展。但是，我国对土壤源热泵系统的研究，仍然处于起步阶段，尚无成熟的设计规范与运行经验总结。相对于空气源水冷热泵机组而言，土壤源热泵系统的初投资一般较高，若系统设计不合理或匹配不当，会导致较高的运行费用，从而影响其节能的效果和使用的经济性。因此，结合热力性能研究土壤源热泵系统应用的经济性具有十分重要的意义。本文利用热经济学原理探求了提高土壤源热泵系统的热力性能与经济性的方法，能有效地提高土壤源热泵系统的经济性。 结合一办公建筑中的土壤源热泵系统，建立了土壤源热泵系统的数学模型。利用建立的数学模型与运行的基础数据，对土壤源热泵系统展开了理论分析。重点研究了土壤源热泵系统在冬夏两季的运行规律，较全面地分析了土壤源热泵系统的热力特性。在对系统进行全面分析的基础上，对土壤源热泵系统进行了(火用)分析，并通过(火用)损分析探讨了技术上节能的潜力与方向，为展开热经济学分析奠定了基础。 本文首次采用了热经济学方法对土壤源热泵系统展开研究。利用热经济学的统一(火用)损成本模式、热经济学的代数模式和孤立优化模式对土壤源热泵系统进行了热经济学分析，并结合分析结果对土壤源热泵系统进行了局部和整体优化，该优化结果以初投资、供冷／热成本、收益率等经济学指标为评价依据，揭示了土壤源热泵系统热力性能与经济性的内在联系。 热经济学分析的结果表明，提高土壤源热泵系统的应用经济性，必须着重增强埋地换热器管外的传热过程，合理匹配系统的各个环节。增强埋地换热器管外的传热性能对减少初投资、降低运行费用有重要的意义。对夏季空调工况尤其如此。因此，优化土壤源热泵系统必须从整个系统着眼进行合理的设计，才能将热力性能与经济性统一起来。本文选择与土壤源热泵系统算例相当的空气源热泵系统，将三项费用进行了比较，进一步说明了土壤源热泵系统的经济性优势。