范波

（美的暖通设备有限公司中央空调研发中心）

土壤源热泵仿真建模及运行研究

范波

（美的暖通设备有限公司中央空调研发中心）

本文在太阳能-土壤源热泵系统各部分仿真模型的基础上，利用质量守衡和能量守衡的原理，将太阳能集热器、热泵机组、地下埋管换热器及其它仿真模型联系起来，建立了太阳能-土壤源热泵系统仿真模型，并编制了相应的系统仿真软件，将其应用于青岛市某一工程实例中，分别针对系统的动态运行方式和静态运行方式进行了仿真模拟计算，结果显示热泵机组动态运行方式下的平均制热性能系数COPh值较其在静态运行方式下的COPh值高。

太阳能-土壤源热泵系统；仿真模型；运行模式；能耗

1 太阳能-土壤源热泵系统

太阳能-土壤源热泵系统包括太阳能集热器、热泵机组、地下埋管换热器、蓄热水箱和空调末端装置等部件，这些部件模型通过参数连接而构成整个系统模型。

1.1 系统的部件仿真模型

1.1.1 U型地埋管仿真模型

圆柱源理论由Carslaw和Jaeger提出，Ingersoll等人对其作了近一步阐述。该模型将U型埋管等价于一根圆管，该模型可直接得到圆柱孔洞壁面与土壤远边界之间的温差，其恒定热流情况下的圆柱源分析解为：

式中：T为埋管内流体的平均温度；Tground为土壤的原始温度；r为温度点半径，m；rb是孔壁半径，m；α土壤的导温系数，m2/h。

式中：J0、J1和Y0、Y1分别为第一和第二类贝塞尔函数。G可由下式计算得到：

1.1.2 水-水热泵机组仿真模型

热泵机组是太阳能-土壤源热泵系统的重要组成部分，根据下式和样本资料可以拟合热泵机组的制热量和耗电量：