土壤源热泵与蓄冷耦合系统的研究分析

　　摘要：随着社会经济的快速发展，能源瓶颈问题日益突出。寻找更高效的供暖空调方式刻不容缓。土壤源热泵系统自问世以来，以其高效节能的特点逐渐得到大力发展。蓄冷系统凭借“削峰填谷”的优势一直备受青睐。两系统优点存在理论上的互利共存。本文以某实际工程为例，采用DeST软件建立建筑模型，模拟全年负荷特点，并研究分析土壤源热泵与蓄冷耦合系统特性，得到如下结论：相比多联式空调系统，耦合系统全年运行费用节约40%。

　　关键词：土壤源热泵蓄冷DeST耦合系统

　　众说周知，空调耗电量约占建筑运行能耗50%～60%，且空调和电力负荷曲线趋势类似，这加剧电力供需矛盾。因此，降低空调能耗是降低建筑能耗的关键，是“削峰填谷”的重要措施。

　　由于土壤蓄热性能好，故与空气源热泵相比，机组效率更高，无需除霜，没有结霜和融霜的能耗损失，系统稳定，运行费用低。冰蓄冷空调技术，是在电力负荷很低的夜间用电低谷期，采用电动制冷机制冰，用蓄冰设备将冷量贮存起来，电力负荷较高的白天，将贮存的冷量释放出来，一方面平衡电网;另一方面利用峰谷电价差，节约空调系统运行费用[1-2]。

　　王建华等人对目前复合系统存在的问题提出相应解决措施[3];周瑞芳等人结合实际工程，对地源热泵联合蓄冷系統的经济性进行分析[4];褚赛等人以某工程为例，分析了复合系统的运行策略[5];王俊等人分析了分布式能源高效应用的途径[6];陈明彪从能效和经济性2个方面对跨季节蓄冷技术进行了分析[7]。

　　本文将以实际工程为例，利用DeST软件分析负荷特征，并配置土壤源热泵与蓄冷耦合系统，探讨耦合系统运行模式，与多联式空调系统进行比较，得出该耦合系统的全年运行费用约节约40%。

　　1 负荷模拟

　　本文以武汉某建筑部分区域为例，利用DeST软件对其全年动态负荷进行模拟，分析该建筑负荷特征。

　　本建筑物为办公性质。办公时间为：工作日8：00-17：00。根据文献[8]中的方法，拟定制热季为：12月1日～3月5日，空调季为：6月1日～9月25日。由此通过软件模拟得到该区域全年动态冷热负荷，如图1所示(0轴上为热负荷，0轴下为冷负荷)：

　　由图1可以看出，冷负荷最大值为104.87kW，热负荷的最大值为78.98kW。

　　2 系统配置

　　结合本项目实际情况，采用土壤源热泵+蓄冷耦合系统实现供冷供热。

　　由于建筑负荷较小，压缩机为涡旋式，因此蓄冷系统形式采用水蓄冷，蓄冷槽采用温度分层型，水箱体积为57m?。机组夏季COP约为5.3，制冷量为76.5kW，因此得到地源热泵排至土壤中的热量为91kW。本项目地埋管侧的钻井深度设计为100m，埋管形式为双U，钻井单位换热量为55W/m，并考虑钻井数量10%～20%的附加量，故所需的钻井数量为20口。