地源热泵和地热蓄能在欧洲的现状论文

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1、地源热泵和地热蓄能在欧洲的现状论文.freelp）；·埋管换热器BHE（BoreholeHeatExchanger）（注：在美国，公认的术语则是“竖直环路”）；·地热蓄能UTES（UndergroundThermalEnergyStorage）。大多数的欧洲国家并未拥有足量的可以直接拿来使用的地下热水资源（但像冰岛、匈牙利和法国等国家则不在此例）。应用低焓蓄水层来向大量的用户供暖也只是局限于具有特殊地质背景的地区。在这种情况下，在非集中式的GSHP系统中利用普遍存在的浅层地热资源成为了必然的选择。如此一来.freela

2、nce）。COP值主要取决于从地下回路中出来的即将进入热泵的水的温度，而入口水温又主要取决于当地的地质条件（地下热能和地下水的参数，气候环境）和热泵的技术参数（地下换热器的长度、类型，灌浆的原料、类型和质量，等等）。影响一台热泵的COP值的其他因素有热/冷负荷，建筑物供暖/冷系统的类型和相关的设计供给温度。在地表下约10m深处，地下温度全年基本上都是不变的（主要取决于当地天气的情况和周围介质的温度），而且随着距地表处深度的增加温度的增幅却不大，因此，BHE显示出了比水平埋管换热器更好的运行性能和节能效果。在美国，水源热

3、泵工程委员会对各种模型在不同标准下进行了效率对比的实验室测试。结果是对比达到指定COP值时的额定功耗，地下环路热泵少了超过40kanceFactor）的COP平均值，被定义为在机组运行时的COP值的平均数，一般都在SPF=3.0~3.8的范围内。对于属于地热热泵范畴的所有系统，或是任何一个有适宜建筑物使用的供暖系统，如果对其应用较高品质的标准，其SPF的值也能达到SPF=4.0的水平，但是如此一来，却不能再从热泵处获得一般都能由此获得的生活热水了。在使用BHE时，能否达到指定的能量产出量在于埋管长度是否足够，而埋管长度

4、则主要取决于土壤的特性，包括温度、含水量、颗粒的形状尺寸和传热系数。BHE的正确尺寸是而且总是设计中所关注的问题，另外与BHE邻近并接触的土壤的地质特性也受到了特别的关注。而最关键之处在于建筑物的负荷，埋管间距，埋管填充材料和当地土壤特性。由于投入了很高的初投资费用，如果埋管的尺寸过大的话，我们将会付出比常规的系统费用更大的代价。在这一方面，应该提到两项近年来很重要的技术发展：·能当场判定地热参数的热反应测试；·能提高导热系数的灌浆材料的应用。在热反应测试中Sanner等，2000，使BHE承担一个已设定好的热负荷，然

5、后测出在循环中最终的温度变化（图．3）。由于通过这项技术确定的埋管尺寸是以可靠的地下数据为基础的，因此从1999年年中起，在欧洲中部的大容量BHE设计中也开始采用了该项技术。热反映测试早在1995年就在瑞典和美国得到了率先发展Eklof和Gehlin，1996；Austin，1998；目前，已经在包括土耳其在内的许多国家得到了应用。在使用了可靠的设计软件之后Hellstrom和Sanner，1994；Hellstrom等，1997，即便是在大型的应用中，BHE也能成为一种安全可靠的技术。增强导热的灌浆材料在美国已有近1

6、0年的应用了，现在在欧洲也同样能买到它。这种材料的应用使得埋管热阻有了明显的降低（图．4），而埋管热阻则决定着温度恒定的地下和BHE管里面的流体两者之间的温度损失。在图．4的表格中给出了典型BHE的一些数据，通过对不同灌浆材料的BHE应用热反映测试，也能在现场证明其使用效果。3．市场机遇和阻碍在BHE设计中经常遇到的问题包括缺乏适当的溢流地点、确定压降和控制参数、填充物渗透腐蚀、工艺粗糙、选择管材和循环传热的流体。所有上述问题给地源热泵的市场渗透带来了明显阻碍，也对负责其安装的工程师和承包商提出了质量要求。在地热热泵售

7、价较高的国家（如瑞典，瑞士和德国），为了防止其出现质量低下和寿命不足的情况，采取了强制实施技术指南、承包商证明和质量奖励等措施来保护该项产业及其消费者。现有的地热热泵的特征使得他们只能适用于在低温供暖系统中的运行，这样或多或少地限制了他们在新建筑物中的应用，因为他们的设计不能满足向供暖系统提供高温热水的要求，而这种较老的供暖系统在整个欧洲的建筑物中都普遍存在。用来向风机盘管、地板供暖系统或是低温辐射供暖器提供热水的热泵通常将水流的温度从40℃加热到45℃，水流在建筑物的供暖系统中循环的最高温度为50℃。所提供的热水温度

8、越高，热泵的COP值就越低。在ISO（国际标准化组织）13256-2标准中，水-水系统中流入室内用户侧的热水，其温度的标准值和测验最高值分别为40℃和50℃，在某些欧洲国家的指导方针中，其温度的最高值则为55℃。上述温度的上限值把商用热泵的应用范围限制在了诸如风机盘管、低温辐射供暖器和地板供暖一类的低温供暖系统中。然而在整个欧洲的