EnergyPlus界面开发与混合土壤源热泵运行特性研究

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本文基于对EnergyPlus软件及主要文件结构的深入剖析,使用Visual C++开发环境完成了EnergyPlus中文界面程序的初步开发。程序基于模板架构,具有对话框式的IDF编辑功能,并将模拟程序调用功能及本文专门开发的图形化结果分析功能集成在一个界面之中,友好的程序界面和完善的数据检查功能可以减少用户的输入工作量和调试时间,使EnergyPlus更适于国内工程技术人员的使用。本文对EnergyPlus软件的解析,对其他学者及专业人员使用和开发EnergyPlus也具有参考价值。   在第二部分,本文使用EnergyPlus软件为一栋小型办公建筑建立了建筑模型,并为该建筑建立了使用混合土壤源热泵的中央空调系统模型。通过EnergyPlus中模型间的连接以及EnergyPlus的同步模拟方法,实现了建筑冷/热负荷、热泵机组功耗、地埋管换热器换热量以及冷却塔换热量之间的动态耦合。   在两种运行模式下,对建立的模型分别进行了为期10年的模拟,获得了包括建筑负荷、地埋管换热量、机组进水温度、机组制冷和制热耗电量、机组制冷和制热性能系数(COP)以及系统总耗电量等指标的系统运行特性。   模拟结果表明,对于冷负荷明显偏大的小型办公建筑,在单独使用地下土壤作为系统冷/热源的独立运行模式下,地埋管换热器的年平均散热/取热比达到3.6,造成严重的地下热堆积,系统总耗电量呈现明显的上升趋势,第十年的总耗电量比第一年增加3.47%;而在使用冷却塔进行辅助散热的温差控制运行模式下,地埋管换热器的年平均散热/取热比降低至2.35,系统耗电量的变化趋于平缓,第十年的总耗电量只比第一年增加1.25%。   与独立运行模式相比,温差控制运行模式下机组制冷耗电量和系统总耗电量在每年都有所节省,制冷耗电量平均每年可节省约6.72%,第十年节省约10%;系统总耗电量平均每年节省1.24%左右,第十年节省约2.68%。   因此,对于冷负荷偏大的建筑,使用单一的土壤源热泵系统不具备可持续运行特性。而使用基于机组冷却水出水温度和室外湿球温度之间的温差进行控制的冷却塔辅助散热措施,可以明显平衡地埋管换热器的热负荷,降低机组冷却水进水温度,从而降低机组总功耗,使系统具备基本的可持续运行特性。
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