不同气候区土壤源热泵系统的适宜性评价

人类对能源的过度消耗引发了一系列环境问题,如臭氧层破坏、气温变暖等异常现象。我国暖通空调能耗占建筑能耗的比例在不断增加,主要以电力和化石能源消耗为主,特别是煤炭消耗占的比例大,能源利用率低,环境污染严重。为了走可持续发展的道路,我们开发了很多新型节能空调系统,其中土壤源热泵系统以其能源利用率高、节能效果好、系统简单、无环境污染等优越性,得到了越来越多的重视,在我们国家具有广阔的发展前景。 土壤源热泵系统所能到达的效益跟建筑负荷特性、地质参数以及当地能源价格等多种因素有关。并不是所有的城市都适合采用土壤源热泵系统,同一个城市也不是所有的建筑物都适合采用此项技术。土壤源热泵系统造价较高,如果盲目采用,达不到理想的运行效果,甚至不能够正常运行,对能源和资源都是严重的浪费。 本文从节能、经济和环保效益综合考虑,给出土壤源热泵系统的一系列评价指标,建立起土壤源热泵系统的评价体系。节能效益通过季节系统能效比、能源利用系数、节能率、可替代标煤量的指标来评价;经济效益通过计算初投资和年运营费用,采用投资回收年限法进行经济评价。环保效益通过温室气体、烟尘煤渣减排量的指标来评价。 本文针对不同气候区选取了五个典型城市沈阳、北京、上海和广州。采用TRNSYS软件建立了土壤源热泵系统和当地常规冷热源系统模型。针对一栋典型办公建筑进行动态能耗模拟,分别对四个典型城市采用土壤源热泵系统的各项评价指标进行计算,给出不同气候区采用土壤源热泵系统的适宜性评价。土壤源热泵系统地下换热器埋管长度是采用经验估计加系统模拟验证的方法进行确定的。 课题的研究结论对各地区开展土壤源热泵技术的应用有所参考,可以引导土壤源热泵的健康发展,推动可再生能源的因地制宜、合理利用。同时对实际工程中土壤源热泵系统的合理设计也有一定的参考价值。