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将主动式冷梁与土壤源热泵相结合的空调系统形式在建筑节能和热舒适方面具有极大优势,两者结合能够充分体现空调系统的节能性、环保性与舒适性。本文以北京市某科技园高档办公楼建筑为研究对象,采用了现场测试和仿真模拟的研究方法,对结合主动式冷梁的土壤源热泵系统进行性能评价,并利用TRNSYS软件进行系统优化和模拟分析,主要研究成果如下:(1)现场测试与性能评价。本工程冷热源系统分为部分负荷运行和满负荷运行两种策略,分别在制冷工况和制热工况对两种运行策略的土壤源热泵系统进行现场测试,依据标准对热泵机组及系统的全年运行性能进行了综合评价。结果表明:在部分负荷运行策略下,单台热泵机组全年综合性能系数为6.6,冬季系统COP为4.2,夏季系统EER为4.5,符合国家标准(机组ACOP≥4.0,系统COP≥3.0,系统EER≥3.4);在满负荷运行策略下,两台热泵机组全年综合性能系数分别为5.9、5.3,冬季系统COP为3.9,夏季系统EER为3.9,同样符合国家标准。对比两种运行策略可以看出,当空调系统处于较低负荷率情况下,热泵机组及系统在部分负荷运行策略下运行性能参数均优于满负荷运行策略。(2)TRNSYS软件模拟。首先利用TRNSYS软件对建筑全年负荷进行动态模拟,然后搭建土壤源热泵系统仿真模型,并且将地源热泵机组与水冷式制冷机组、风冷式热泵三种冷源方案夏季运行能耗的模拟结果进行对比分析,选取最大负荷日作为典型日比较三种方案的能效。结果表明:在机组平均EER方面,土壤源热泵机组、水冷式机组、风冷式热泵三种方案分别为5.76、5.49、3.40,其中土壤源热泵机组的典型日机组平均EER最高,比水冷式机组高5.09%,比风冷式热泵高69.55%;在系统平均EER方面,土壤源热泵、水冷式机组、风冷式热泵三种方案分别为3.81、3.44、2.77,其中土壤源热泵机组的典型日系统平均EER最高,比水冷式机组方案高10.66%,比风冷式热泵方案高37.44%;在夏季总能耗方面,土壤源热泵系统耗能最低,分别比水冷式机组方案、风冷式热泵方案节能10.69%、33.73%。因此在夏季工况中土壤源热泵比水冷式制冷机组、风冷式热泵运行效率更高、节能效果更好。(3)系统方案优化。根据冷梁特点提出高温冷冻水热泵方案、热泵供水与冷梁回水混水方案,利用TRNSYS软件对这两种方案进行模拟分析,从而探究不同方案的优缺点,结果显示:高温冷冻水热泵方案与优化前方案相比典型日系统EER提高9.80%,总能耗降低9.31%,总费用降低8.72%,同时高温冷冻水热泵机组比普通热泵机组的平均能效比提高38.66%;热泵供水与冷梁回水混水方案与优化前方案相比,典型日系统EER提高1.80%,总能耗降低3.96%,总费用降低3.02%。因此两个优化方案都能够起到节约系统能耗和运行费用的效果,并且高温冷冻水热泵可以大幅提高热泵机组的能效比。(4)节能建议。由于北京实行阶梯电价,采用冰蓄冷改造优化方案可节约运行费用;夏季增加负荷预测控制模块,一定程度上避免冷梁结露问题,且节约系统能耗;冬季增加太阳能备用辅助热源供热,可以防止土壤源热泵系统冬季埋管侧水温过低的问题;使用新型磁悬浮离心式变频冷水机组从而优化机组运行效率。本课题对民用建筑室内中央空调与冷热源工程,特别是对防结露要求很高的冷梁末端空调系统、温湿度独立控制的干式风机盘管空调系统与毛细管辐射冷却吊顶空调系统的运行优化与节能具有积极意义,对温湿度控制精度要求较高的IDC机房空调、电子设备机房、医疗与制药用房等工艺性空调系统冷热源工程也具有参考价值。