积极利用中深层地热能供暖是实现碳达峰碳中和目标的重要举措,中深层地热供暖系统运行策略的优劣直接影响供暖效果及系统运行能耗,优化运行策略可以保证在高效利用地热能的同时要避免造成资源的浪费。目前,在中深层地热能开发利用中以换热型为主的供暖系统存在热能利用率低、运行策略选用与控制不合理的问题。为此,本文通过理论分析、现场试验、仿真模拟等方法,研究中深层地热供暖系统运行策略与控制条件对供暖系统整体效果的影响。具体研究内容及成果如下: (1)依托中深层地热实际供暖工程项目,对地热能梯级利用供暖系统的原理进行理论分析,制定直接换热和梯级利用2种方案进行7d供暖运行试验,分析试验结果中的温度数据与取热功率,得到了该供暖系统运行时地源侧出水温度的变化规律,揭示了梯级利用供暖运行的特征。 (2)基于TRNSYS模拟软件建立了仿真模型,分析了主要模块数学模型原理,依据实际设备具体参数设定了仿真模型初始条件及参数,采用试验数据对仿真模型的准确性进行了验证。 (3)利用建立的仿真模型模拟研究连续运行和间歇运行2种方式,得出间歇运行方式更适用于本文研究的办公类建筑场景。基于间歇运行及现有设备连接方式对5种运行策略方案模拟研究,分析了模拟运行一个供暖季的温度及能耗数据,得出了5种运行策略适用的地源侧出水温度范围、实际供暖季运行阶段及特点,以地源侧出水温度变化作为反馈条件控制调整运行策略,并对其在实际供暖工程中进行应用。 (4)分析2个供暖季实际监测数据,从地源侧热源到板式换热器温度、热泵机组、用户侧供水温度三个方面,验证了运行策略与控制的应用效果。通过设定和预置运行策略及控制条件的数字化监控系统软件,实现远程控制调整运行策略,相比人工操作控制的方式效率显著提高,运行策略切换响应时间缩短83%,系统综合能效提高13.9%。 研究结果有利于实现中深层地热供暖系统的高效利用,为中深层地热供暖系统运行策略的设计与控制优化提供参考和借鉴。