如今,建筑能耗约占世界能源消耗总量的30%,热泵作为一种高效节能的技术,成为国内外学者研究的热点。上海地区由于夏季冷负荷大于冬季热负荷,在使用土壤源热泵时容易产生土壤热堆积的问题,导致系统运行效率下降。一个切实可行的解决方法是使用辅助冷却设备。本实验平台是位于上海市松江区的“闭式冷却塔辅助土壤源热泵空调系统”,闭式冷却塔和地埋管换热器采用并联的方式。实验平台运用西门子S7-200系列PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)完成阀门、水泵的开关控制和温度参数的采集;运用配备RS485通讯接口的多功能电表基于Modbus通讯协议完成所有电量参数的采集;运用OPC(Object Linking and Embedding for Process Control,用于过程控制的对象连与嵌入技术)通讯技术在上位机采用组态软SIMATIC Win CC(Windows Control Center,视窗控制中心)完成与PLC和多功能电表的通讯,并实现系统组态、状态监控、数据归档等功能。基于此实验平台,设计以下五种实验策略,即:单独土壤源热泵连续运行、单独土壤源热泵间歇运行、单独闭式冷却塔手动控制、单独闭式冷却塔自控控制、闭式冷却塔-土壤源热泵联合运行,其中闭式冷却塔-土壤源热泵联合运行按流量配比又分为1:2耦合、2:1耦合、1:1耦合三种运行策略。并得出以下结论:(1)对于闭式冷却塔-土壤源热泵联合运行策略,二者以2:1的流量配比耦合时系统向土壤的排热量分别比1:1耦合和1:2耦合各减少了5.1%和18.5%,其温度上升也最为缓慢,并在机组运行12小时后趋于稳定。2:1耦合为闭式冷却塔-土壤源热泵联合运行的最佳策略。(2)对所有的实验策略进行对比,闭式冷却塔与土壤源热泵2:1耦合的平均热泵机组EER(Energy Efficiency Ratio,空调器的制冷性能系数)为7.58,明显高于其他实验策略。并且,通过对比土壤温度曲线发现相比只使用地埋管换热器承担冷负荷,闭式冷却塔和地埋管换热器共同承担冷负荷时土壤温度上升速度明显较慢,最终涨幅明显较小。可见以闭式冷却塔为辅助冷却设备与土壤源热泵系统相结合可有效缓解土壤热堆积的问题,从而提高系统的制冷能效比,增加长期运行的稳定性。(3)相比单独土壤源热泵连续运行,间歇运行有效的减缓了土壤温度的升高,降低地埋管内循环水的温度,提升了热泵机组EER。(4)闭式冷却塔手动控制,采用自动控制策略可减少闭式冷却塔的耗电量,提升系统EER。经过计算,第一实验阶段最佳自动控制策略的闭式冷却塔耗电量相比手动控制减少了33.3%,第二实验阶段最佳自动控制策略的闭式冷却塔耗电量相比手动控制减少了54.2%。