土壤源熱泵與蓄冷耦合系統的研究分析

　　摘要：隨著社會經濟的快速發展，能源瓶頸問題日益突出。尋找更高效的供暖空調方式刻不容緩。土壤源熱泵系統自問世以來，以其高效節能的特點逐漸得到大力發展。蓄冷系統憑借“削峰填谷”的優勢一直備受青睞。兩系統優點存在理論上的互利共存。本文以某實際工程為例，采用DeST軟件建立建筑模型，模擬全年負荷特點，并研究分析土壤源熱泵與蓄冷耦合系統特性，得到如下結論：相比多聯式空調系統，耦合系統全年運行費用節約40%。

　　關鍵詞：土壤源熱泵蓄冷DeST耦合系統

　　眾說周知，空調耗電量約占建筑運行能耗50%～60%，且空調和電力負荷曲線趨勢類似，這加劇電力供需矛盾。因此，降低空調能耗是降低建筑能耗的關鍵，是“削峰填谷”的重要措施。

　　由于土壤蓄熱性能好，故與空氣源熱泵相比，機組效率更高，無需除霜，沒有結霜和融霜的能耗損失，系統穩定，運行費用低。冰蓄冷空調技術，是在電力負荷很低的夜間用電低谷期，采用電動制冷機制冰，用蓄冰設備將冷量貯存起來，電力負荷較高的白天，將貯存的冷量釋放出來，一方面平衡電網;另一方面利用峰谷電價差，節約空調系統運行費用[1-2]。

　　王建華等人對目前復合系統存在的問題提出相應解決措施[3];周瑞芳等人結合實際工程，對地源熱泵聯合蓄冷系統的經濟性進行分析[4];褚賽等人以某工程為例，分析了復合系統的運行策略[5];王俊等人分析了分布式能源高效應用的途徑[6];陳明彪從能效和經濟性2個方面對跨季節蓄冷技術進行了分析[7]。

　　本文將以實際工程為例，利用DeST軟件分析負荷特征，并配置土壤源熱泵與蓄冷耦合系統，探討耦合系統運行模式，與多聯式空調系統進行比較，得出該耦合系統的全年運行費用約節約40%。

　　1 負荷模擬

　　本文以武漢某建筑部分區域為例，利用DeST軟件對其全年動態負荷進行模擬，分析該建筑負荷特征。

　　本建筑物為辦公性質。辦公時間為：工作日8：00-17：00。根據文獻[8]中的方法，擬定制熱季為：12月1日～3月5日，空調季為：6月1日～9月25日。由此通過軟件模擬得到該區域全年動態冷熱負荷，如圖1所示(0軸上為熱負荷，0軸下為冷負荷)：

　　由圖1可以看出，冷負荷最大值為104.87kW，熱負荷的最大值為78.98kW。

　　2 系統配置

　　結合本項目實際情況，采用土壤源熱泵+蓄冷耦合系統實現供冷供熱。

　　由于建筑負荷較小，壓縮機為渦旋式，因此蓄冷系統形式采用水蓄冷，蓄冷槽采用溫度分層型，水箱體積為57m?。機組夏季COP約為5.3，制冷量為76.5kW，因此得到地源熱泵排至土壤中的熱量為91kW。本項目地埋管側的鉆井深度設計為100m，埋管形式為雙U，鉆井單位換熱量為55W/m，并考慮鉆井數量10%～20%的附加量，故所需的鉆井數量為20口。