地源热泵空调系统是以地热能作为空调冷热源,是一项既节能又环保的空调系统。目前,地源热泵空调系统已广泛应用于学校、办公楼、住宅、医院等建筑中的舒适性空调系统中,而对于室内需要全年保持恒温恒湿环境的建筑采用地源热泵系统的较少。本文以上海市某档案库房的地源热泵恒温恒湿空调系统作为研究对象,对该空调系统进行了实验研究,并建立了理论模型进行了理论分析。主要内容如下:1.以上海市某档案库房的地源热泵恒温恒湿空调系统作为实验平台。该建筑面积为8000m2,共打井280口,打井深度为80m,直径160mm,并采用单U型DN32加强PE管。空调系统采用了冷凝热回收技术的优化设计,其中,热泵机组的一部分冷凝热作为恒温恒湿空调机组的再热盘管的热源。这种冷凝热回收技术不仅可以减少夏季系统向土壤排放热量,而且可以对空气进行再热,达到空气调节的目的。2.为了分析地源热泵恒温恒湿空调系统的性能特点,建立了系统的理论模型。综合建筑负荷特点、热泵机组性能以及地埋管换热器热传递编制了数值分析软件。3.对该地源热泵恒温恒湿空调系统进行了实验研究。(1)冬季典型工况下,机组的COP可以达到5.3,夏季典型工况下,机组的COP可以达到5.1。同时,该空调系统可以满足室内恒温恒湿的环境。(2)当室内设计温度升高时,系统向土壤排放的冷凝热减少,有利于系统的长期稳定运行。(3)采用冷凝热回收技术后,系统相对于土壤的热量不平衡率为16.3%,比不采用热回收少排放33.7%的热量。系统运行一年后土壤温度上升约0.7℃。4.基于理论模型,结和实验台特点,对系统运行进行了优化分析及应用分析。(1)针对室内设计温度展开了优化分析。根据国家档案馆建筑设计规范,室内设计温度的范围是14℃-24℃,在此温度范围内进行分析。从系统长期效应来看,室内设计温度越高越有利于缓解土壤的温度升高使机组长期在较高效率下运行。综合考虑系统的节能性与稳定性,建议取值范围为22℃-24℃。(2)对该地源热泵恒温恒湿空调系统的推广应用进行了地域性分析。结果表明,对于寒冷地区和温和地区可以较好地使用地源热泵系统;对于严寒地区需辅助太阳能或其他热源;对于夏热冬冷地区通过采用冷凝热回收技术可以较好的解决冬夏季节冷热负荷不平衡问题;对于夏热冬暖地区采用冷凝热回收技术同时需辅助冷却塔。5.对地源热泵恒温恒湿空调系统的经济性及碳排放量进行了分析。该地源热泵空调系统相对于常规的冷水机组加锅炉系统的静态投资回收期为3.47年,动态投资回收期为3.89年,并且每年少排放38.0%;相对于空气源热泵空调系统的静态投资回收期为1.81年,动态投资回收期为1.85年,并且每年少排放CO237.2%。