空调为人类创造了舒适的生活环境和工作环境。同时也消耗了大量的矿物燃料,破坏大气臭氧层,引发全球气候变暖。为了使空调行业走可持续发展的道路,有必要对其技术进行创新。地源热泵技术就是一种高效环保节能的空调新技术。作为一种有效的节能绿色产品,地源热泵将在我国建筑空调系统中发挥越来越重要的作用。因此,地源热泵技术在我国有着广阔的应用前景。它的应用将产生重大的经济效益和社会效益。 我国对地源热泵的很多研究主要针对地源热泵系统中地下埋管换热器进行理论研讨和实验研究,缺乏对地源热泵和建筑物匹配运行的系统研究,此外,制约地源热泵空调技术在我国推广的另一主要因素就是地热换热器的初投资较高,其钻孔费用约占系统总投资的1/2。所以说地热换热器的设计也是至关重要,设计埋管长度偏大,会使初投资大大增加,而设计埋管长度偏小,则不能满足建筑的负荷要求。 因此本文主要针对U型埋管式地源热泵系统的设计和节能运行策略进行了系统的研究。首先对地源热泵系统地下埋管换热器的模拟方法进行了系统地阐述;在理论分析的基础上,通过大连理工大学地源热泵系统实验装置的夏季实验数据验证了利用TRNSYS的模拟计算中数学模型的准确性。而后通过对不同地区负荷特点的分析,得出辅助冷热源设计的原则,并给出夏季释热量大于冬季吸热量地区辅助设备——冷却塔的容量设计公式;以北京地区为例,通过对影响地埋管换热能力主要因素敏感性分析,模拟计算出U型埋管换热器的最小管间距、单双U型埋管换热器的换热能力以及土壤导热系数、回填材料导热系数对埋管换热能力的影响等数据;通过模拟实验结果得出冬季双U型管的换热能力是单U型管的1.5倍,夏季是单U型管的2.0倍,并且给出地下埋管换热器单位埋深换热量与回填材料的导热系数间的函数关系式;利用土壤温度的恢复特性,通过不同运行模式下初投资和年运行费用的比较,得到满足办公建筑室内温度在设计工况下,热泵机组间歇运行的系统节能运行策略,为以后地源热泵系统的设计及节能运行提供有价值的设计方法和依据。