地源热泵系统设计中的若干问题探讨

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1、地源热泵系统设计中的若干问题探讨【摘要】随着我国能源紧张和环境污染加剧，节能减排和开发可再生新能源已迫在眉睫。而建筑耗能占据主要部分。因此，开发和利用节能、环保的地源热泵系统是解决我国能源与环境问题的重要途径之一。本文主要对地源热泵系统设计中的问题进行探讨。【关键词】地源热泵系统设计问题【Abstract】AsforChina'snervousenergyandenvironmentalpollutionworsening,energyconservation,emissionsreductionand

2、developrenewablenewenergyareimminergyconsumptandenvironmentalprotectionofgroundsourceheatpumpsystemisoneoftheimportantwaystosolveChina'senergyandenvironmentalprobltemdesignoftheissign,problem中图分类号：S611文献标识码：文章编号：前言我国建筑耗能大，是节能减排工作的重点方向，而土壤、地表水以及地下水体具有较大的蓄

3、热能力，在冬季的时候其温度比室外平均气温高，在夏季时比室外平均气温低。因此，地源热泵空调系统比空气源热泵和非热泵式空调系统具有更好的节能效果。地源热泵包括土壤源热泵、地下水源热泵和地表水源热泵3种主要形式。随着地源热泵技术的不断发展与完善，地源热泵空调系统的经济性将更加突出，该系统也必将在建筑中得到更为广泛的应用。一、地源热泵系统的概念和优点地源热泵(Ground-sourceheatpump)是一种利用地下浅层地热资源既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输人少量的高品位能源(如电能)，实现

4、低温热源向高温热源的转移。地源热泵的闭合回路部分由埋于地下的长塑料管组成，该管道埋在地下与土壤藕合，管内的流体与土壤之间进行换热。热泵在闭合回路和室内负荷之间传递热量。该系统由闭式埋管系统，水源热泵和室内分配系统组成。其中分配系统用来对加热和冷却的空气和水在房间内进行分配。由于较深的地层在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度，因此地源热泵可以克服空气源热泵的技术障碍，且能效比大大提高。地源热泵由于其技术上的优势，推广这种技术有明显的节能和环保效益。地源热泵系统具

5、有以下优点:（1）夏季，土壤温度低于大气温度，排气压力低，制冷压缩比下降，制冷效能比大幅提高，能耗大幅降低，运行费用降低；冬季，土壤温度远高于大气温度，无需融霜，可连续供热，制热系统能耗大幅降低。（2）一机多用，节约设备用房。地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置。机组紧凑、节省建筑空间，减少一次性投资。（3）不用锅炉，节省了锅炉的初投资及燃料消耗，无冷却塔，无风机运行噪声，无飘水等热湿污染。(4)利用再生能源，可持续发展。地源热泵是利用了地球表面

6、浅层地热资源作为冷热源，进行能量交换的采暖空调系统。地表浅层地热资源量大面广，无处不在，它是一种清洁的可再生能源。因此，利用地热的地源热泵，是一种可持续发展的“绿色装置”。二、地源热泵系统设计中应注意的问题1、土壤的热响应测试不同工程处于不同的地理位置，地层结构一般不相同，土壤的导热系数也不同，这就使地埋管地源热泵室外换热器的换热效果有一定的差别。因此，在设计地埋管地源热泵系统时，必须知道土壤的导热系数。目前，地埋管地源热泵系统的设计一般依据每延米孔深换热量的经验值进行估算，如以河南地区为例，双U形管换

7、热器夏季放热量为每延米孔深70W左右，冬季取热量为每延米孔深45w左右。但这种方法不能准确指导系统设计，为了保证使用效果，系统往往会设计得偏大很多，导致初投资很高，且不利于土壤的冷热平衡。因此，在系统设计之前必须进行土壤的热响应测试。土壤的热响应测试装置一般由加热器、水泵、温度传感器、流量传感器、U形地埋管换热器及数据采集器等组成(如图1所示)。测试原理如下：将测试装置的水路循环部分与测试换热孔内的U形管连接，形成闭式环路，利用加热器加热循环水，热水在地埋管内循环，通过换热孔与土壤的传热将热量释放到地下

8、，通过数据采集器记录进／出水温度、流量以及加热功率来计算土壤的热物性参数、热力半径、取／放热量等。目前，土壤的热响应测试存在较大问题，这些问题将直接影响测试结果或误导地埋管的设计。图1热物性测试设备原理图2、热泵容量的选择:热力循环原理表明同一热泵不可能同时满足冷热两种负荷。选择热泵容量的依据究竟是热负荷还是冷负荷呢?这个问题的解决首先要考虑人的舒适感。一个选择不合理的系统，其制热(冷)能力不论是偏大还是偏小都不能提供足够的舒适感。当系统的