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随着地下空间的不断开发,以地铁为核心的地下交通系统在我国飞速发展,在地铁发展带来便利的同时,地铁系统在运行过程由于车辆、空调、人员、设备、活塞风等因素在地铁隧道中累积了大量废热,造成地下空间热污染问题。针对地铁废热问题,国内外学者一直致力于将其资源化利用,衍生出基于埋管式隧道热泵、空气源热泵的诸多废热利用方式,但是存在施工困难、供热不稳定等问题。一种基于毛细管网作为前端换热器的地铁源热泵系统(capillary network-subway source heat pump system,缩写为CN-SSHPS)成为一种新的思路,受到了越来越多学者的重视。本文采用基于TRNSYS仿真平台的数值模拟方法,以CN-SSHPS为研究对象,对其性能关键影响因素进行了系统分析,以期为实际工程提供设计依据与参考。首先,基于传热学及流体力学相关理论,建立CN-SSHPS相应模块的数学模型,并搭建TRNSYS仿真模型;其次,以青岛地区某实际CN-SSHPS工程为背景,对仿真模型各部件及系统运行策略进行设置;再次,以该实际CN-SSHPS工程为实验台,对其在典型工况下的运行参数进行实测,并将实测结果与仿真模型模拟结果进行对比分析,以验证仿真模型的正确性与可靠性;基于验证后的仿真模型,采用正交试验法分析了CN-SSHPS性能的关键影响因素,采用多因素分析的方法,进一步分析了关键因素对系统与机组COP、全年换热量、毛细管网单位面积换热量等的影响;最后,结合关键因素对系统性能影响的规律,对CN-SSHPS的设计提出了建设性的建议与意见。基于上述研究,本文主要结论如下:(1)实测与模拟的负荷侧供水温度、回水温度平均相对误差分别为3.99%和3.95%;实测与模拟的源侧供水温度、回水温度平均相对误差分别为11.95%和13.84%,;系统COP、机组COP平均相对误差分别为6.62%和5.90%,表明该模拟系统具有较高的正确性与可靠性。(2)正交试验结果表明,冷热负荷比、毛细管内流速对于系统性能的影响是高度显著的,因此本文将以上两个因素作为影响CN-SSHPS性能的关键因素。(3)关键因素分析结果表明,当冷热负荷比为1:1.5时系统COP最高,当冷热负荷比为1:2时系统实际换热量与全年负荷量比值最高。建议:在设计CN-SSHPS时,综合考虑系统COP、年换热量、源侧吸放热比例等因素,CN-SSHPS承担的冷热负荷比宜控制在1:1.5-1:2.5之间,若实际建筑冷热负荷比在推荐范围外,需采用辅助冷热源。(4)关键因素分析结果表明,毛细管内流速从0.02m/s-0.2m/s的变化过程中,管道的沿程阻力与局部阻力均随着流速的增加而增大,但是当管内流速高于0.05m/s时,系统与源侧的换热量随流速的增大变化并不明显。对毛细管内流速的设计,更应注重流速过大带来的管路阻力与能耗增高的问题,毛细管内流速宜在0.05m/s-0.09m/s之间选取。本研究丰富了关于CN-SSHP运行特性的研究,对实际工程与相关规范的制定均有一定的参考价值。