浅谈土壤源热泵节能措施.pdf

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1、浅谈土壤源热泵节能措施1，21许本亮张萍(1.浙江商业职业技术学院；2.浙江理工大学)摘要：目前随着人们对建筑室内环境舒适度的要求的不断提高，各种类型的暖通空调系统得以大范围的推广开来，然而在能源日益紧缺的大时代背景下，迫使暖通空调系统向节能性方向发展，通过技术上的创新来利用可再生能源替代短缺能源，而土壤源热泵系统就是应运而生的可再生能源建筑应用技术之一。然而土壤源热泵由于面世时间较短，系统并没有得到最大化完善，目前影[1-3]响地埋管束换热效率的因素包括管径、钻孔直径与钻孔间距、管内流体及进出

2、口温度、管材、埋管方式及深度、土壤深度等。下面就几个主要影响因素以及有关提高土壤源热泵换热效率作简要介绍。关键词：土壤源热泵;节能;措施1前言热量。实际上地埋管管内流体与管外土壤之间的热交换是一个复杂的不可逆过程。目前随着人们对建筑室内环境舒适度的要求的不断提高，各种类型的暖通空调系统得以大范围的推广开来，然而在实际工程当中地埋管管径不宜过大，否则会导致管内流能源日益紧缺的大时代背景下，迫使暖通空调系统向节能性方体流速过小，不利于换热，一般而言，流体的流态以湍流为宜。向发展，通过技术上的创新来利

3、用可再生能源替代短缺能源，当然，地埋管直径也不宜过小，否则管内流速会偏大，不仅会导而土壤源热泵系统就是应运而生的可再生能源建筑应用技术致地埋管阻力过大使得水泵能耗增加，又会导致换热过程不充[4]分，影响换热效率。根据《热源热泵工程技术规范》(GB50366-之一，土壤源热泵系统的室外换热系统利用地埋管束与地下水储存的地热能进行热量交换，从而达到调节室内温度的要求2009)，双U土壤换热器内流速不宜低于0.4m/s，单U土壤换的。它不仅减少了电能的使用量，充分使用地热能源，而且能减热器内流速不宜低

4、于0.6m/s。通常，设计中管段单位长度的水[6]少污染物的排放，缓解城市热岛效应，环保又清洁。头损失宜小于0.04m/m。然而土壤源热泵由于面世时间较短，系统并没有得到最大3.2埋管深度化完善，首先是系统初期投资通常较大，使用寿命较短，并且随土壤源热泵地埋管深度是整个系统最关键的部分，埋管较着使用年限其供暖制冷效果会逐渐变差，并且受到不同地区的浅则对钻机要求比较低，可以节省成本，并且换热土壤层与大能源政策所约束。气距离近，换热速度快容易恢复热平衡，但是会导致换热不充2土壤源热泵工作原理简介分，

5、并且通常需要钻较多的钻孔从而占用较大的面积。埋管较深则与浅埋相反，其换热效率高，占用面积小，缺点则是钻孔较一个典型的土壤源热泵系统主要由地埋管换热系统、室内深使得初期投资偏大，且对系统性能要求较高，同时由于深层换热系统以及空调控制系统三大部分组成，其原理与传统空气土壤热恢复性较差，温度场容易受到土壤源热泵换热的影响，源热泵差别不大，具体原理见图1，箭头A和B所构成的循环回长期吸热放热的不平衡会影响土壤源热泵的使用寿命。为了规路是土壤源热泵系统与土壤热能之间换热的回路，换热介质为避深埋和浅埋的缺点

6、，尽量结合两者的优点，在工程项目上普水，箭头C与D所构成的循环为土壤源热泵系统与室内空调机[7]遍采用中埋的方式，即敷设深度介于30m-60m之间。组末端之间换热的回路，其换热的介质为空气也可以是水[5]，不同季节之间回路转换可通过系统内部的阀门Y1-Y4来控3.3埋管形式制，具体转换详见图中表格。土壤源热泵地下埋管一般大多采用垂直埋管方式，将换热管束安装到钻孔中。垂直埋管形式一般分为单U形管、双U型管、螺旋式盘管、大口径螺旋式盘管、立式柱状管、套管式管等[8]形式。当前较为常用的是U形管式、套

7、管式和单管式，(1)U型管式由于换热性好，管路简单可靠，施工简单，因此在垂直埋管方式中，U型管的应用最多，一般安装在直径为100-150mm，深40-150m的钻孔内，垂直U型地埋管的布置形式有两种，空调系统的末端负荷较小时，则U型管换热器所需长度则较短，埋管数也相应较少，在系统末端负荷较大的情况下，所需的U型管长度则较长，并需考虑U型管束群的布置问题，通常情况图1土壤源热泵系统原理图下通过一个集水器汇集各个钻孔中的地埋管。然后经环路干管3.1管径接入系统控制中心。通常来说，在限定流量相同的条件

8、下，管径的的不同改变对于土壤源热泵地埋管的敷设，通常地埋管群的设置形式会引起管道内工质参数等的相应变化，对于一个土壤源热泵系会影响换热效率。通过对一个36钻孔的土壤源热泵系统的研统，还会影响相应的地埋管的换热面积，从而进一步影响其换究中，当地埋管吸热放热平衡时，地埋管束的设置类型与形式138

9、2017年6月2017年6月

10、139节能降耗影响不明显，而当地埋管吸热与放热不平衡时，通过实验发现(2)地埋管各项参数设置类型形式对换热器的影响很大，水力半径越小，系统的换a，管径，从投资角度可选大管径以减