上海土壤源热泵启动工况的实验研究

土壤源热泵系统的的实验装置，分别对土壤源热泵系统冬夏两季的启动工况进行了实验研究，系统性能的测量主要采用了热平衡法。热泵机组的制冷（热）量通过测量热泵机组室内侧进出口水温和相应的流量得到。地下埋管的放（取）热量通过热泵机组室外侧进出口水温温差及流量得到。压缩机和室内外循环水栗、风机盘管的电耗可通过功率电度表测得。通过热平衡分析，可定量地研究土壤源热泵在夏（冬）季制冷（热）工况下的特性参数，从而得到实验条件下埋地换热器的启动时间、进出口水温的变化、机组或系统的COP值等对系统数值仿真和进一步研究有重要意义的参数。壤源热泵系统的夏季运行工况及土壤温度的响应进行分析，提出改善土壤源热泵系统匹配参数的方向。

通过实验得到的夏季启动工况的埋地P换热器进出口水温，蒸发器进出口水温随时间的变化趋势见，。图中可以看出夏季埋地换热器启动工况约需8小时左右，而蒸发器则仅需1小时左右。根据测定的数据可以计算出机组的COP约为2.2-2.5，系统的COP约为1.卜1.5.启动工况卜，单位管长的放热量约为5-70W/tn.夏季启动阶段运行工况的实验研究土壤源热泵夏季运行工况中，埋地换热器作为热泵系统冷凝器向土壤中放热。由于土壤温度在系统运行的初始阶段基本等于当地全年平均温度。上海地区的年平均温度为15.7°C，而上海地区夏季空调计算温度为35X：，由此可见，使用土壤作为热源从温度范围的角度分析具有很大的优越性。

冬季启动阶段运行工况的实验研究土壤源热泵冬季运行工况中，埋地换热器作为热泵系统蒸发器从十壤中吸热。

上海地区的年平均温度为15.7°C，而上海地区冬季空调计算温度一般为1-5=C.由热力学原理，蒸发温度的提高，对提高系统的COP值更有效，由此可见，与一般的风冷热泵相比，七壤源热泵系统的冬季运行工况将有更明时间/min夏季启动工况埋地换热器进出水温显的节能效果。实验得到的埋地换热器进出口水温、系统制热量及系统COP随时间的变化见冬季启动热泵机组的制热量随时间的变化表1实测压缩机及热泵系统的COP值，和表1.是元月23日和元月24日测得的室外侧进出口水温随时间的变化。元月23日连续运行3小时后，埋地换热器出来的水温仍有10°C左右。元月24日测试系统连续运行4小时后，其变化只是测试终了时刻的水温值较前一天低。另外，从中室外侧水温的变化趋势来看，都是在热泵系统起动的前一个小时左右温度的变化（降低）较为显著，在随后的时间内变化缓慢。在第3个小时时间段内温度降低为约为0.7°C，在第4个小时时间段内仅为0.4°C.可以得出如下结论：土壤源热泵装置在冬季制热工况下的起动时间大约为45小时，此后即进入不稳态导热的“正规热状况阶段”或称之为“准稳态阶段”K53.而相应的夏季起动时间则为910小时。造成这种差异的主要原因是由于冬季工况下，地下埋管换热器内流体与管外土壤的温差较夏季要小，从而相应的初始阶段（启动阶段）经历的时间相应地缩短。

通过热平衡计算，可得单位长度管长的取热率为40~60w/m.是冬季工况制热量随时间的变化，由于系统刚启动时，土壤温度较高，所以系统制热量很快就达到了设定值，但随着运行时间的延续，制热量略有下降。

冬季启动工况埋地换热器进出口水温制热量压缩机耗功水泵等耗功机组COP系统COP元月23元月24曰从实测结果来看，采用土壤源热泵系统能使热泵系统处亍更好的工作压力范围内（高的蒸发温度），因而压缩机的COP值很高，远远高于传统的风冷热泵机组中的COP值；但热泵系统整机的COP值并不高，甚至低于大多数风冷热泵的COP值，达不到节能的效果。因此要使土壤源热泵系统充分发挥作用，获得最大的节能效果，最终缩小投资回收期，还要对整个系统中的循环水泵及风机等耗能设备及流体的管路损失等进行详细的考虑，即要整个系统的的耗能进行优化，这一点在设计阶段就要予以足够的重视。

通过实验研究，得到以下主要结论：6.1建立了可在风冷热源热泵系统和土壤源热泵系统间方便进行切换的热泵综合性能实验台。实验装置的制冷量为15kW，功率为5kW.温度测量系统的误差为2.6%，流量测量系统的误差为5% 6.2根据实验研究结果，上海地区土壤源热泵夏季工况的启动阶段约需8-10小时，冬季约需3-5小时；6.3根据实验，夏季启动工况下，单位管长的放热量约为约为50-70W/m，机组的C0P约6.4冬季启动工况下，单位管长的放热量约为40~60w/m，机组的COP约为3.87-4.22。

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