土壤源热泵系统热平衡问题探究.pdf

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1、浙江建筑，第27卷，第10期，2010年10月ZhejiangConstruction，Vo1．27，No．10，Oct．2010土壤源热泵系统热平衡问题探究InvestigationofHeatBalanceofGroundSourceHeatPumpSystem张玲，黄奕注ZHANGLing，HUANGYi—yun(浙江建设职业技术学院，浙江杭州311231)摘要：由于使用地区的地域差异，土壤吸、放热不平衡是应用土壤源热泵过程中面临的一个普遍问题。在此对土壤源热泵系统热平衡问题进行分析，提出了解决该问题的技术思路。并对这些解决方法进行探讨，提出了

2、辅助系统的优越性。这对能源的合理利用，土壤源热泵的推广使用具有重要意义。关键词：土壤源热泵系统；热平衡；辅助系统中图分类号：TU83文献标识码：B文章编号：1008—3707(2010)1o一0052—03运行；但如果夏季排放的热量和冬季吸收的热量不1土壤源热泵简介吻合，则会导致土壤温度的升高或降低，这样长期取土壤源热泵也称为地埋管地源热泵，它一般采放热量不平衡的堆积会超过土壤自我调节功能，造用埋在土壤下50～100m深度的u型塑料管(内部成其温度不断偏离初始温度(升高或者降低)，对系为水或含防冻剂的水溶液)与土壤进行热交换，在统持续稳定运行不利。这

3、即通常所说的地埋管地源夏季提供冷冻水，在冬季提供热水供空调及生活热热泵热失衡问题。水使用。土壤源热泵系统的研究和项目实施是我国由于存在土壤热平衡的问题，土壤源热泵的推地源热泵系统三种形式中开始最晚的一种，其造价广出现了较大的困难，目前虽有一些项目投入应用，和运行费用相对也较地下水地源热泵和地表水地源但热平衡问题的解决并不理想，长期运行后土壤温热泵系统稍高。但这些并不妨碍土壤源热泵的迅速度是否出现严重偏差依然难以确定。可以说，土壤发展，原因在于土壤源热泵采用地埋管换热器内循热平衡问题已经成为制约土壤源热泵推广应用的最环水换取土壤中贮存的温差能，没有对自

4、然水源的大阻碍。开采和污染的担心，因此适用性更广，安全稳定性更2热平衡问题解决方案高，尤其在夏热冬冷地区不失为一种新的节能型空调冷热源。由于我国南北方气候差别很大，北方寒冷，冬季土壤源热泵系统在夏季工况时，系统将吸收室负荷远大于夏季负荷；相反南方炎热，夏季负荷远大内的热量，向土壤排放这些热量，从而导致土壤温度于冬季负荷，所以在我国单一的使用土壤源热泵系的升高；相反冬季工况时，系统将吸收土壤的热给室统，会导致土壤的不平衡性从而影响生态环境的破内，使得土壤自身温度下降。如果夏季排放的热量坏。合理地设置土壤热泵辅助系统不仅可以解决土和冬季吸收的热量刚好吻合

5、时，则全年土壤温度场壤热平衡问题，甚至可以额外节约能耗或节省安装变化不会太大，土壤源热泵可以长期、持续、稳定地运行费用。收稿日期：2010—06—07作者简介：张玲(1971一)，女，浙江衢州人，副教授，从事供热、通风与空调教学与科研研究工作。第10期张玲等：土壤源热泵系统热平衡问题探究532．1冷却塔补偿系统2．2太阳能辅助系统对于南方地区，夏季炎热冬季暖和则系统运行与南方地区相反，北方地区冬季寒冷，夏季温时必然导致夏季排放的热量远大于冬季吸收的热和，其冬季负荷远大于夏季负荷，则热泵长期连续运量。例如浙江省属于夏热冬冷地区，其夏季负荷比行后，由于吸

6、收的热量远大于夏季排放的热量，必然冬季负荷大约要高2～4倍。由于夏季地埋管热泵会导致土壤的温度降低。另外，土壤源热泵冬季运向地下排热时，排热量大约为室内制冷量的1．25行时，由于地下埋管的吸热量主要依靠换热器内流倍；而冬季从土壤中吸热时，吸热量大约为室内供热体与土壤之间以导热方式运行，导致冬季埋管换热量的70％，这使浙江省应用的土壤源热泵冬夏季土器的进、出水温度较低，土壤源热泵机组循环性壤中排热、吸热量的比值达到了大约3～6倍。此能提高受到限制。增加太阳能系统作为土壤源热泵外，浙江地区建筑物夏季供冷的时间要比冬季供暖辅助热源的措施，不仅有助于降低辅助

7、热源的初投的时间长约2个月，这进一步加大了地下热量积累资，同时可以调节土壤热平衡。的不均衡。这样，系统运行一年后积累的热量会引我们采用图2所示的太阳能辅助加热器，使得起土壤温度逐年上升，严重时会造成夏季高峰负荷冬季热泵吸收的热量一部分来自太阳能。太阳能是期地埋管换热器内循环冷却水温度达40oC以上，使人类可利用的、安全、无污染、可再生、最丰富的免费热泵机组制冷效率严重降低。能源，利用太阳能作为辅助能源，不失为解决寒冷地冷却塔是一冷却设备，在夏季运行中，冷却水带区土壤热平衡的较好方法。走的冷凝放热就是通过冷却塔进人大气。建立冷却塔一土壤源热泵混合系统(

8、见图1)，使夏季冷凝放热一部分埋入地下，以备冬用，一部分通过冷却塔释放冷凝热量，这～系统适用于夏季负荷高于冬