冰源热泵与地埋管地源热泵联合供暖系统仿真

1 概述

近年来，水源热泵发展迅速

。对于以地表河流、湖泊等为低温冷热源的地表水源热泵

，过低的取水温度易导致蒸发器出水温度过低，甚至无法制热

。

夏热冬冷地区供暖期地表水表面冻结情况比较多，冰层下未冻结的近冰点低温水体蕴含着巨大热能。低温水相变制热技术以过冷水动态制冰法为理论基础

，提取低温水与过冷水之间的热量，为水源热泵机组提供低温热源。这项技术突破了常规水源热泵的应用局限，扩大了应用范围，实现了对低温水热能的利用。

本文将低温水相变制热技术与水源热泵机组相结合(本文称为冰源热泵机组)，采用TRNSYS软件对冰源热泵机组与地埋管地源热泵机组联合供暖系统(本文称为联合供暖系统)的运行特性及能效进行仿真。

2 低温水相变制热技术

低温水相变制热技术以过冷水动态制冰法为理论基础

，将常规水源热泵转化为可在水源温度0 ℃以下运行的全工况水源热泵。系统流程见图1。低温水相变制热系统主要包括过冷水换热器、超声波过冷解除装置、冰水混合物分离装置等

。对于过冷水换热器：一个换热通道与水源热泵的蒸发器构成供热循环，循环介质为质量分数15%的乙二醇溶液，将过冷水换热器从过冷水侧获得的热量传递给水源热泵。另一个换热通道与超声波过冷解除装置、冰水混合物分离装置、预热器等构成低温热源循环，提取低温水制冰释放的相变潜热。

冰水混合物分离装置出口低温水流经冰晶过滤器，以防止冰晶进入过冷水换热器发生冻堵。预热器根据温度传感器8、9的温度信号决定是否开启，配合冰晶传播阻断器，防止进入过冷水换热器的过冷水因温度过低或者存在细小冰晶颗粒而提前结冰。过冷水换热器出口过冷水在超声波过冷解除装置中解除过冷状态，发生部分结冰，形成冰浆，最终在冰水混合物分离装置中将冰晶分离。补水补充因分离冰浆造成的液体流失。

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3 联合供暖系统

以南京地区某住宅建筑为研究对象，该建筑原采用地埋管地源热泵机组供冷、供暖以及全年供应生活热水，地埋管钻孔数量185个，按5 m×5 m间距排布。投入运行6 a后，因冷热负荷不平衡导致土壤出现冷堆积，供暖期难以正常供暖。

1.2.3 食物成分调整 适当增加精神分裂症并2型糖尿病患者高纤维素等食物的摄入量，此类食物能够对胃排空的速度控制，从而将患者的餐后血糖水平降低。若患者存在胃瘫的情况，则应减少其高纤维素食物的摄入量，同时增加维生素C的摄入量[8]。

考虑到该地区供暖期低温地表水源资源丰富，采用联合供暖系统，将2台地埋管地源热泵机组中的1台改造为冰源热泵机组，从而组成联合供暖系统。在一定程度上缓和土壤的冷堆积，有助于恢复土壤的热性能。联合供暖系统工艺流程见图2。供暖期联合供暖系统阀门开闭情况见表1。图2中空心阀门为关闭状态，实心阀门为开启状态。红色、绿色、蓝色实线为导通管线，黑色实线为非导通管线。红色实线代表生活热水、供暖热水管线，绿色实线代表冰源热泵机组管线，蓝色实线代表地埋管换热器循环水管线。供暖期生活热水、供暖热水由冰源热泵机组、地埋管地源热泵机组共同承担。

4 研究对象与方法

采用TRNSYS软件搭建模拟平台，使用其中的Simulation Studio软件包调用气象、设备、计算、控制和输入输出等组件。联合供暖系统仿真模型(软件截图)见图3。针对供暖工况，对目标建筑建立DeST模型，得到目标建筑的负荷分布，将负荷导入TRNSYS软件中用于仿真计算。

对比2017年11月15日的运行数据与模拟运行数据(以南京地区典型年供暖期气象参数为条件)可知，两者整体差异比较小，说明模型仿真结果可信。

式中

——地表水逐时温度，℃

、

——回归系数，分别取0.866、4.341

——某日逐时室外温度，℃

② 热泵机组耗电量

Δ

——某日室外温度的日较差，℃

供暖设计热负荷为977 kW，室内地面辐射供暖系统设计供、回水温度为38、33 ℃。模拟工况为24 h连续运行，起止日期为当年11月15日至次年2月15日。冰源热泵机组的额定制热量为394 kW，额定供、回水温度为45、40 ℃。地埋管地源热泵机组的额定制热量为505 kW，额定供、回水温度为38、33 ℃。主要设备额定输入电功率见表2。

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——时间，h

① 水泵耗电量

逐时地表水温度的计算式为

：

5 仿真结果

建议：推荐常规进行多模式镇痛，方法包括：使用罗哌卡因等药物进行切口浸润或周围神经阻滞或中下胸段硬膜外阻滞控制伤害性疼痛；无禁忌证患者可使用NSAIDs药物控制炎性痛，适量应用阿片类药物治疗重度疼痛。开放手术推荐联合硬膜外镇痛，腹腔镜手术不推荐常规使用硬膜外镇痛。

结合TRNSYS研究工具中Simulation Studio软件包提供的组件建模，以冰源热泵机组为基载主机，地埋管地源热泵机组作为调峰热源。主要控制内容包括：热泵机组及动态制冰模块启停控制、水泵流量控制。以满足生活热水、供暖热负荷为目标，控制策略包括：当总热负荷在冰源热泵机组额定制热量60%以上时，开启地埋管地源热泵机组。利用温差控制器监测建筑负荷侧供回水温差，并将温差控制在一定范围内。依据定温差变流量的原则，控制水泵流量。

不同峰值含冰率、乙二醇溶液循环温差下的供暖期平均含冰率、乙二醇溶液泵耗电量、冰浆循环泵耗电量见表3。由表3可知，低温水相变制热系统在供暖期并非始终保持满负荷的制冰状态，不同条件下平均含冰率均小于设定的峰值含冰率。在乙二醇溶液循环温差一定的条件下，冰浆循环泵耗电量随峰值含冰率增大呈下降趋势。进一步分析发现，乙二醇溶液泵耗电量随峰值含冰率的增大而增加。随着峰值含冰率的增大，乙二醇溶液泵耗电量在低乙二醇溶液循环温差下的上升趋势明显，在高乙二醇溶液循环温差下的上升趋势变缓。

在水源、土壤热物性条件确定的前提下，对系统能效受含冰率、乙二醇溶液循环温差的影响进行分析。含冰率为冰浆中冰晶的质量分数，峰值含冰率指允许最大含冰率，平均含冰率指供暖期平均含冰率。乙二醇溶液循环温差指过冷水换热器出口与冰源热泵机组蒸发器出口温差。

传统乳液聚合过程为乳化剂分子形成胶束,胶束中溶解有单体,水相内水性引发剂分解生成自由基,然后与零散的单体反应生成的短链自由基进入增溶胶束,引发聚合,最终在胶束内形成聚合物.

不同峰值含冰率、乙二醇溶液循环温差下的供暖期冰源热泵机组耗电量、地埋管地源热泵机组耗电量见表4。机组耗电量不含循环泵1、2的耗电量。由表4可知，随着峰值含冰率增大，低温水相变制热系统承担了更多热负荷，冰源热泵机组耗电量呈上升趋势。峰值含冰率一定时，随着乙二醇溶液循环温差增大，冰源热泵机组耗电量呈下降趋势。地埋管地源热泵机组耗电量对峰值含冰率、乙二醇溶液循环温差的变化不敏感。

③ 季节能效比

不同峰值含冰率、乙二醇溶液循环温差下的冰源热泵机组季节能效比、地埋管地源热泵机组季节能效比见表5。由表5可知，与地埋管地源热泵机组相比，冰源热泵机组能效比受峰值含冰率、乙二醇溶液循环温差的影响更加明显。在低峰值含冰率下，比较高的乙二醇溶液循环温差对应较高的冰源热泵机组能效。在高峰值含冰率条件下，过低的乙二醇溶液循环温差不利于冰源热泵机组能效的提高。

按洪武遵正书堂本《增修笺注妙选群英草堂诗余》、嘉靖本《精选名贤词话草堂诗余》、万历本《类选笺释草堂诗余》、四库本《类编草堂诗余》在选录此词之后均有编者评语云：“愚观《山谷集》有一曲咏煎茶，亦名《阮郎归》云：‘烹茶留客驻金鞍，月斜山外山……’并附于此。”“亦名”之“亦”字颇可玩味，既言“亦”，则是两首词并非同一作者。笔者判断此评语当为《草堂诗余》最初编选者所加，亦即南宋人之语。又《全芳备祖》作苏轼词。则是有两条宋人视此词非黄庭坚词的证据，而所有署名为黄庭坚的版本均在明代及以后。所以笔者倾向于认为此词非黄庭坚作。

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6 结论

① 水泵耗电量：低温水相变制热系统在供暖期并非始终保持满负荷的制冰状态，不同条件下平均含冰率均小于设定的峰值含冰率。在乙二醇溶液循环温差一定的条件下，冰浆循环泵耗电量随峰值含冰率增大呈下降趋势。乙二醇溶液泵耗电量随峰值含冰率的增大而增加。随着峰值含冰率的增大，乙二醇溶液泵耗电量在低乙二醇溶液循环温差下的上升趋势明显，在高乙二醇溶液循环温差下的上升趋势变缓。

② 热泵机组耗电量：随着峰值含冰率增大，低温水相变制热系统承担了更多热负荷，冰源热泵机组耗电量呈上升趋势。峰值含冰率一定时，随着乙二醇溶液循环温差增大，冰源热泵机组耗电量呈下降趋势。地埋管地源热泵机组耗电量对峰值含冰率、乙二醇溶液循环温差的变化不敏感。

③ 机组能效比：与地埋管地源热泵机组相比，冰源热泵机组能效比受峰值含冰率、乙二醇溶液循环温差的影响更加明显。在低峰值含冰率下，比较高的乙二醇溶液循环温差对应较高的冰源热泵机组能效。在高峰值含冰率条件下，过低的乙二醇溶液循环温差不利于冰源热泵机组能效的提高。

[1] 徐伟. 《中国地源热泵发展研究报告》(摘选)——国际国内地源热泵技术发展[J]. 建设科技，2010(18)：14-18.

[2] 雷飞，胡平放，孙启明. 地下水源热泵流量经济性分析及地下水有效利用[J]. 制冷与空调，2012(3)：23-27.

[3] 白亚娟，张亚楠. 水源热泵技术的发展及应用中存在的问题[J]. 陕西煤炭，2016(6)：16-19.

[4] 李秋生. 住宅用水源热泵中央空调机组动态特性研究及能耗分析(硕士学位论文)[D]. 天津：天津大学，2004：4-6.

[5] 高蕊笑，张庆钢，王艺，等. 冰浆的研究现状与发展趋势[J]. 制冷技术，2019(5)：65-71.

[6] 章学来，杨鹏程，王文国，等. 过冷水制冰技术的研究进展[C]//中国建筑学会暖通空调分会. 全国暖通空调制冷2008年学术年会资料集. 成都：中国建筑学会暖通空调分会，2008：113.

[7] 胡婧娟，樊贵盛. 季节性冻土区越冬期河流地表水温度变化特性研究[J]. 节水灌溉，2018(6)：7-11.

[8] 王敏，余跃进，詹艳萍，等. 长江水作为粮库空调系统冷却水源的可行性研究[J]. 南京师范大学学报(工程技术版)，2013(2)：32-36.