Performance analysis of solar assisted R744 ground source heat pump in different climates

Abstract

Som verden står overfor alvorlige miljø- og energikrise, står bergvarmepumpe ut som en effektiv air condition-systemet som kan levere både kjøling og oppvarming belastning for bygningen. Tatt i betraktning den miljømessige påvirkning, R744, også kjent som CO2 er valgt å være arbeidsmediet. Men når bergvarmepumpe opererer år etter år i området uten moderat klima, systemet og jord lider ubalansevarmeoverføring. Jordtemperaturen ville gå opp i varmt sommerklima på grunn av massive varme injeksjon til jorden og det ville gå ned i kaldt vinterklima på grunn av betydelig varmeutvinningextraction fra jorden. Dette fenomenet vil påvirke varmeoverføringsegenskaper av underjordisk varmeveksler, dermed forringe ytelsen til hele bergvarmepumpe system. En ny måte å forbedre dagens situasjon er i nød. I dette papir er en mulig løsning ble foreslått. Ved hjelp av solfanger i kaldt vinterklima område og luftkjølt gass kjøligere i varmt sommerklima området bør bidra til å løse dette problemet. Solar innsamlet varmerettsmidlerremedies del av den tapte varmen i jord og luftkjølte gasskjøler levere en del av den overflødige varme til atmosfæren. I denne utredningen, ble en forutsigelse modell av det foreslåtte systemet utvikles. De numeriske modeller av komponenter som bygning, varmepumpe, underjordisk varmeveksler, solfanger, varmtvannstank og luftkjølte gasskjøler ble utviklet og validert individuelt. Eksperimentelle data fra eksisterende litteratur ble brukt for å validere modellene. Solfangeren og vanntank modellen får simulerte resultater med mindre enn 1ºC avvik. Den underjordiske varmeveksler viser pålitelighet mer enn 90%. Varmepumpesystemet modell enig veldig godt med eksperimentelle resultater og luftavkjølt bensin kjøligere data har avvik lavere enn 10%. Basert på den foreslåtte modellen, studert dette papiret den underjordiske termisk balanse, investeringskostnadene og driftskostnadene for systemet i forskjellige typiske klima byer. Påvirkningen av assistent komponent på disse spørsmålene ble studert. Simuleringsresultatene viste at med solenergi innsamling assistanse, kan ubalansen frekvensen av jord etter ett år reduseres fra 95,1% til 0,1% (i Trondheim, Norge). Og med luftkjølte gasskjølerencooler, kan ubalansen frekvensen av jord etter ett år reduseres fra 90,6% til 0,03% (i Guangzhou, Kina). Sammenlignet med solo R744 bergvarmepumpe, årlige kraftbehovet redusert 41,5% (i Trondheim, Norge) i solar bistå system. Årlige kraftbehovet er lavere med 23% og investeringskostnaden er lavere med 20% (i Shanghai, Kina) i luft kilde gasskjøler system.