地源热泵技术应用问题(应用前景、制约条件、技术动态)

《地源热泵技术应用问题(应用前景、制约条件、技术动态)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、地源热泵技术、应用问题（应用前景、制约条件、技术动态）地下换热器设计地下换热器设计是地源热泵系统有别于其他系统之所在。地下换热器的设计是否合理直接影响到热泵的性能和运行的经济性。（1）确定地下换热器埋管形式：地下换热器的埋管主要有两种形式,即竖直埋管和水平埋管。选择哪种方式主要取决于场地大小、当地岩土类型及挖掘成本。在各种竖直埋管换热器中,目前应用最为广泛的是单U形管。（2）确定管路的连接方式：地下换热器管路连接有串联方式与并联方式两种。采用何种方式,主要取决于安装成本与运行费。对竖直埋管系统,并联方式的初

2、投资及运行费均较经济。且为保持各环路之间的水力平衡,常采用同程式系统。（3）选择地下换热器管材及竖埋管直径：目前国外广泛采用高密度聚乙烯作为地下换热器的管材,推荐按SDR11管材选取壁厚,管径(内径)通常为20～40mm,而国内大多采用国产高密度聚乙烯管材。流速大小按以下原则选取:对于内径小于50mm的管子,管内流速应在0.6m/s～1.2m/s范围内;对于内径大于50mm的管子,管内流速应小于1.8m/s。（4）地下换热器的尺寸确定及布置：①确定地下换热器换热量夏季与冬季地下换热器的换热量可分别根据以下计

3、算式确定：（1）（2）式中Q0为热泵机组制冷量,kW;Qk为热泵机组制热量,kW;COP1,COP2分别为热泵机组制冷、制热时的性能系数。地源热泵系统COP在3.5～4.4之间。②确定地下换热器长度地下换热器的长度与地质、地温参数及进入热泵机组的水温有关。在缺乏具体数据时,可依据国内外实际工程经验,按每m管长换热量35～55W来确定地下换热器所需长度。③确定地下换热器钻孔数及孔深等参数竖埋管管径确定后,可根据（3）式来确定钻孔数:（3）式中n为钻孔数;W为机组水流量,L/s;v为竖埋管管内流速,m/s,di

4、为竖埋管管内径,mm。各孔中心间距一般取4.5m左右。对竖直单U形管,埋管深度一般为40～90m,孔深h可根据式(4)确定:（4）④地下换热器阻力计算：地下换热器阻力包括沿程阻力和局部阻力。⑤地下换热器环路水泵选型⑥地下换热器水管承压能力校核地源热泵系统的运行性能与地下埋管的设计及施工质量有密切关系,因此要提高设计人员的设计能力,并不断完善地下换热器的安装、施工技术。地源热泵的大力推广需要政府的政策引导及公众对地源热泵技术的更多了解,相信通过政府部门、科研机构和工程技术人员的共同努力,地源热泵一定能在我国得

5、到较快的推广和发展。地源热泵技术（GSHP）与太阳能或地热能一样，地表热能储量十分丰富；而且地表热能不受时间、季节、地域的限制，分布面广而且相对均匀，更具有可再生性。地源热泵技术就是地表热能利用开发的最典型的例子。它利用地球表面浅层土壤或水源中的地热能作为冷热源，冬季通过热泵机组将地热能传递转移到需供暖的建筑物内，夏季通过热泵机组将建筑物内的热量转移到地球土壤或水源中，从而实现冬季供暖、夏季供冷。GSHP系统按照热源（热汇）不同，大致可以分为如下三种形式：GSHP系统（groundsourceheatpum

6、p）、GWHP系统（groundwaterheatpump）和SWHP系统（surfacewaterheatpump），其中GWHP系统由于无法较好地解决地下水的回灌问题，在一定程度上影响了系统的进一步推广。相比而言，随着钻井技术、土壤热性能研究的不断深入，GSHP系统的应用越来越广泛。土壤源热泵研究现状分析目前我国南方地区空调系统主要用空气源热泵作为冷热源，由于其“室外机”受环境空气季节性温度变化规律的制约，夏季供冷负荷越大时对应的冷凝温度越高；而冬季供热负荷越大时对应的蒸发温度越低，为此增加了大量能耗。

7、根据热力学原理，若降低冷凝温度或提高蒸发温度都将提高制冷循环效率并节约能源。为此若能寻找到更理想的新热源形式取代或部分取代目前多采用的空气热源，无疑将有广泛的应用前景和明显的节能效果。与地面上环境空气相比，地下5米以下全年土壤温度稳定且略高于年平均气温，可以分别在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。所以从原理上讲，土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。已有的研究表明土壤热源热泵主要优点有:节能效果明显，可比空气源热泵系统节能约20%；埋地换热器不需要除霜，减少了冬季除霜的能耗；由于土壤具有

8、较好的蓄热性能，可与太阳能联用改善冬季运行条件；埋地换热器在地下静态的吸放热，减小了空调系统对地面空气的热及噪音的污染。所以若能用土壤热源热泵部分取代空气源热泵，则必然节约能源并有可能形成新的空调产品系列。从目前已有的使用情况分析，它的主要缺点是：埋地换热器受土壤性质影响较大；连续运行时，热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度变化的影响而发生波动；土壤导热系数小而使埋地换热器的持续吸热速率仅为20－40Wm-2，一般