岩土资源与土壤源热泵-B
土壤源热泵的原理、优缺点与应用前景
土壤源热泵的原理、优缺点与应用前景作者：王啟寅来源：《农家致富顾问·下半月》2014年第14期摘要：能源危机已经成为社会经济发展中重要的制约因素，因此我们必须寻找新的能源、或者尽量利用可再生能源，并且提高能源的利用效率，以减少能源消费，减轻能源污染，实现我国可持续发展战略。
土壤源热泵技术利用地球表面浅层地热资源作为冷热源进行能量转换，将储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，也是清洁能源转换为可用能源。
它为土壤源热泵技术的发展提供了广阔的空间，土壤源热泵在我国的应用必将有着光明的发展前景。
关键词：土壤源热泵节能优点1.引言土壤源热泵是利用地下常温土壤温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统与建筑物内部完成热交换的装置。
冬季从土壤中取热，向建筑物供暖；夏季向土壤排热，为建筑物制冷。
它以土壤作为热源、冷源，通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷。
高效热泵机组的能效比一般能达到4.0kw/kw以上，与传统的冷水机组加锅炉的配置相比，全年能耗可节省40%左右，初投资偏高，机房面积较小，节省常规系统冷却塔可观的耗水量，运行费用低，不产生任何有害物质，对环境无污染，实现了环保的功效。
能源是人类赖以生存的重大要素之一，是国民经济和社会发展的重要战略物资。
在能源消耗中，建筑能耗占有很大的比例，发达国家建筑能耗占总能耗的30%～40%。
我国的建筑能耗占总能耗的比例也较大。
根据发达国家的经验，随着人民生活质量的改善，建筑能耗所占的比例还将上升，最终达到35～40%。
供暖、空调、照明、烹饪、洗衣等能耗是建筑能耗中的主导部分，而在建筑能耗中则又以建筑采暖和空调能耗为主，因此重点要放在降低采暖和空调能耗上。
因此作为空调冷热源中能源转换效率最高的热泵应用技术，正受到人们的日益重视和关注。
目前人们公认采用热泵技术是解决空调系统的能源与环境问题的有效措施之一。
因此，发展和应用热泵空调系统已成为暖通空调可持续发展的基本出发点之一。
二级继续教育建筑工程习题集
绿色建筑评价标准（70分）综色建筑评价标准考檢结果得分7D.S—、单i査丄，绿色建说总得分超过（｝分.£趟建说等级为三星缎"A：90B：40• C:80D:60【本题丄0分】2.对于节如室外环境的奈文权生的谄走原则中「以下说沬制臭的是（）.A:项目选址应符合所在地城乡规划,旦应符合各獎保护区.文柳占迹保护的建设控制要花B:场堆应无洪涝.滑坡、泥石流等自熬灾害的風腮"无危瞪化学品*易燃易熔危脸沥的•感腳.无电逐垢射，含氯土壊等危害”• C：建筑规划布同画鬲足日聘标准r必要时可降低周边建筑的日照每隹D:场地內不应有排放超毓的待锻源。
［丞扼10分】5.含理选择和优化淇际通凤与空词解免垂统能耗瞠低悟廉达到15% , （）分。
A：7B：5• C：10JD:3【本题10分】4采用走型惶抚「下列目的着溟的是（）-A:f杲障瓏色連范重点内容的实现B：提高椁根国辂次放U减少固体废弃物排放D：厘免采用前韩散松惶攝［本题10分］二多选1. 依据《城乡规划法》的有关规定，绿色逢筑评价标准将涉及()等内容列入控制项。
•A自然资源“ B:历史文化遗产保护C人们财产和人身安全与健康“ D:环境保护【本题10分】2. 节水与水资源利用中,关于评分项条文.下列说法正确的有()<A傑文适用：适用于各类民用建筑的运行评价,设计阶段不秦评。
□ B:达到节水用水走额的上限值的要求，得5分；达到上限值与下限值的平均值要求，得8分；达到下限值的要* ■得叱.“ C建筑平均日用水星满足现行国家标准《民用建筑节水设计标准》GB 50555中的节水用水定额的要求f 评价总分值为10^o“ D:给水系统无超压出流现象.评价总分值为8分.用水点供水压力不大于0.30MPa ,得3分；不大于0.20MPa .且不小于用水器具要耒的最低工作压力■得8分。
【本违10分】3・资源利用三步骤中，关于第二步骤,包括以下哪些措施()•♦A器具用水效率筈级J B:节水灌漑J C:冷却节水技术O D:公用浴塞节水措施三.判断1. tttT车库设賈与排风设备联动的一氧化碳浓席监测装叠。
地源热泵的分类及其各自特点
地源热泵的分类及其各自特点美国制冷与空调学会（ARI）根据地下换热介质的不同分为三类：一是与地表水换热的水源热泵(water-source heat pumps )；二是与地下水换热的地下水源热泵(ground water-sourc e heat pumps) ；三是与土壤换热的地下耦合热泵(ground-coupled heat pump，ground sourc e closed-loop heat pumps，也叫土壤源热泵、闭环水源热泵)。
1．土壤源热泵土壤源热泵以大地作为热源和热汇，热泵的换热器埋于地下，与大地进行冷热交换。
土壤源热泵系统主机通常采用水—水或热泵机组或水—气热泵机组。
根据地下热交换器的布置形式，主要分为垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三类。
垂直埋管换热器通常采用的是U型方式，按其埋管深度可分为浅层（<30m）,中层（30～100m）和深层（>100m）三种。
埋管深，地下岩土温度比较稳定，钻孔占地面积较少，但相应会带来钻孔、钻孔设备的经费和高承压埋管的造价提高。
总的来说，垂直埋管换热器热泵系统优势在于：（1）占地面积小；（2）土壤的温度和热特性变化小；（3）需要的管材最少，泵耗能低；（4）能效比很高。
而劣势主要在于：由于相应的施工设备和施工人员的缺乏，造价偏高。
水平埋管换热器有单管和多管两种形式。
其中单管水平换热器占地面积最大，虽然多管水平埋管换热器占地面积有所减少，但管长应相应增加来补偿相邻管间的热干扰。
水平埋管换热器热泵系统由于施工设备广泛使用而且施工人员易找，又加上许多家庭有足够大的施工场地，因此造价就可以减下来。
除需要较大场地外，水平埋管换热器系统的劣势还在于：运行性能上不稳定（由于浅层大地的温度和热特性随着季节、降雨以及埋深而变化）；泵耗能较高；系统效率降低。
蛇行埋管换热器比较适用于场地有限又较经济的情况下。
虽然挖掘量只有单管水平埋管换热器20%～30%,但是用管量会明显增加。
地源热泵系统岩土热响应试验
地源热泵系统岩土热响应试验地源热泵系统是一种利用地下土壤或岩石储存的热量来进行空调和供暖的节能系统。
与传统空调系统相比，地源热泵系统具有更高的能效和更低的运行成本，因此在近年来受到了越来越多的关注和应用。
为了更好地了解和优化地源热泵系统的性能，进行岩土热响应试验是非常必要的。
岩土热响应试验是指通过实地采样和试验室测试的方法，对地下土壤或岩石中的热量传输特性进行研究，以评估地源热泵系统在不同地质条件下的性能表现。
通过岩土热响应试验，可以获取到地下岩土的热传导系数、储热特性、热扩散系数等参数，为地源热泵系统的设计和运行提供重要的参考依据。
岩土热响应试验通常分为野外实地采样和室内试验两个阶段。
在野外实地采样阶段，研究人员会选择地理条件较为典型的地区，进行地下岩土的取样和数据采集工作。
通过对不同深度和不同类型的岩土进行取样和测试，可以获取大量的原始数据，为后续的室内试验提供样本和参考。
在室内试验阶段，研究人员会将野外采集到的岩土样本带回实验室，并进行一系列的物理试验和分析。
首先是对岩土样本的物理性质进行分析，包括密度、孔隙结构、水分含量等方面的测试。
其次是对岩土样本的热传导特性进行测试，通过测定不同温度下的导热系数和热扩散系数，来评估岩土样本的储热能力和热传输特性。
最后还会对岩土样本的温度-时间响应曲线进行测定，来评估岩土在长期稳定状态下的温度变化规律。
地源热泵系统岩土热响应试验在国内外已经得到了广泛的应用和推广。
通过对地下岩土热传导特性的深入研究，不仅可以为地源热泵系统的设计和运行提供科学依据，还可以为地下岩土的热资源利用和环境保护提供技术支持。
在未来的研究中，可以进一步加强对岩土热响应试验方法的改进和创新，为地源热泵系统的可持续发展做出更大的贡献。
土壤源热泵系统“热堆积”问题解决策略综述
土壤源热泵系统 “热堆积”问题解决策略综述 秦永星 1 赵小利 1 杨超凡 2 陈九法 21中铁十二局集团建筑安装工程有限公司2东南大学能源与环境学院摘 要： 介绍了土壤源热泵 “热堆积” 问题的机理， 将解决 “热堆积” 问题的策略总结为三种。
第一种是根据实际工 况采取适当的控制策略， 包括基于温度的控制策略、 运行时间控制策略。
第二种是从地源侧系统的角度优化孔井 参数、 提高回填材料热物性。
第三种是构建复合地源热泵系统， 增加辅助散热系统。
同时分析比较了不同策略的优 劣势、 使用条件， 为工程上土壤源热泵系统的设计提供参考。
关键词： 土壤源热泵热堆积控制策略系统优化综述Review of “Heat Accumulation ”Solving Strategyfor Groundcoupled Heat Pump SystemQIN Yongxing 1 ,ZHAO Xiaoli 1 ,YANG Chaofan 2 ,CHEN Jiufa21Building and Installing Engineer Co.,Ltd.of China Railway 12th Bureau Group2School of Energy and Environment,Southeast UniversityAbstract: After introducing the mechanism of “heat accumulation ”problem of groundcoupled heat pump,this paper summarizes three strategies to solve “heat accumulation ”problem.The first is to adopt appropriate control strategies according to operating conditions,including temperaturebased control strategy and running time control strategy.The second is to optimize borehole parameters and improve the thermal properties of backfill materials from the perspective of ground source side system.The third is to build a compound groundcoupled heat pump system and add an auxiliary heat dissipation system.This paper analyzes and compares the advantages and disadvantages of different strategies,and provides reference for the design of groundcoupled heat pump system in engineering.Keywords:groundcoupled heat pump ， heat accumulation,control strategy,system optimization收稿日期： 202015作者简介： 秦永星 （1983~）， 男， 本科； 山西省太原市西矿街 1301号 （030024）； Email:****************0 引言在我国大力倡导 “节能和环保” 的趋势下， 暖通空 调领域的节能改造成为了节能减排的重点内容。
土壤源热泵岩土温度限值计算方法研究
制 冷 与 空 调
Ｒｅ ｒｉ ｆ ｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ａｉ ｒ Ｃｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ
Ｖ＿ ０ １ ． ２７ Ｎ ｏ． ６
２ ０ １ ３年 ｌ ２月
Ｄｅ ｃ ． ２ ０１ ３ ． ５ ３ ５ ～５ ３ ９
［ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｐ ｕ ｍｐ ｓ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｈ ｏ ｔ ｓ ｕ ｍｍｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｌ ｄ ｗ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｒ ｅ ａ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｈ ｅ ａ ｔ ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｏ ｉ ｌ ｉ ｎ ｗｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ
ｐ ｕ ｍ ｐ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ ｉ ｓ ｊ ｕ ｓ ｔ ｊ ｕ ｄ ｇ ｅ ｄ ｂ ｙ ｈｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｓ ｕ ｍｍｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｗｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｒ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ａ ｎ ｙ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ａ ｉ ｍｅ ｄ ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ａ ｐ ｉ ｒ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｎｄ ａ ｈｅ ｔ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｔ ｏ ｊ ｕ ｄ ｇ ｅ ｈｅ ｔ ｒｏ ｇ ｕ ｎ ｄ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｉ ｍｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ
土壤源热泵热平衡的验证
满足式（ ５ ） 时， 土壤 因地 下水 位 的流 动 、 地下 土壤 缓 慢 的散热 等 因素 ， 都 能形 成 土壤源 冷热 的 自然平 衡 。 由式 （ ５ ） 计 算 全年 动态 负荷 累计值 ， 夏季 排热 累计 负荷 约５ ２ ５ ５ ４ ３ ｋ Ｗｈ ， 冬 季累计 吸热约４ ８ ５ ６ ４ １ ｋ Ｗｈ ， 不平 衡 率 约７ ％， 地源热 泵系统不平衡 率小 于１ ０ ％， 可以正 常运行 。
所示 。
无法继续运行 ， 若要地源热泵正常运行 ， 需利用额外的
辅热 系统 ，太 阳能 蓄热耦 合地 源热 泵 系统如 图 １ 所示 。
表１ 冬季１ 月２ ４日的运行情况示例
ｋ Ｗ
表２ 夏季８ 月８日的运行情 况
ｋ Ｗ
式 中 一 夏季 系统对 土 壤排热 量 ， ｋ Ｗ；
工程全年冷热负荷 的不平衡率来选择 系统的复杂程度 和
负荷来计算地源热泵的容量 ， 夏季使用空调系统时， 系 统 排入 地下 热量 有 限 ， 可 能导致 冬 季取热 量 不够 ， 随 着
运 行 时 间的推移 ， 这种 冬季 取热 不 足现象 积 累 ， 系统将
多榉 ｌ 生， 以一 幢地￣ －层别墅 为例回 ， 在假 设建 筑物 采用 了相 同的 围护结构 ， 通 过软 件对 我 国５ 个典 型气 候 区域 代表 性城 市 的全年 逐 时空调 负荷 进行 计算 ， 结果 如 图３
荷不平衡 ， 经过长时间运行 ， 冷、 热量堆积使局部土壤
温 度整 体变 化 ， 地壳 表面 温度分 布 遭到破 坏 ， 形成 局 部 地 区热 异常 状态 ， 相关 生 物 的生 存环 境 发生 变化 ， 物种 无法 适 应骤 变 的生存 环境 ， 于是 加速 灭亡 ， 破 坏 了正 常 的生 态平 衡 ， 产 生 一系列 的恶性循 环 。 为有 效利 用 能源 ， 减 少 生态破 坏 ， 需合 理设 计 地源 热泵 系统 ， 使冷 热 负荷平 衡 ， 还原 土壤 原始 温度 及其 热 物性 ， 然 而土壤 热 平衡 的影 响 因素复 杂多样 ， 土壤热 物 性、 埋 管 的布置 、 系 统运 行时 间 比等都会 影 响土 壤源 温 度 环 境 ，而影 响土 壤源 冷热 负荷 平衡 的根 本原 因在 于 用 户需 求 冷热 负荷 的不平 衡 。
地源热泵设计规范
中华人民共和国行业标准地源热泵供热空调技术规程Technical specification for ground-source heat pump systemJGJxxx-2005送审稿前言根据建设部建标[2003] 104 号文件“关于印发《2003年度工程建设国家标准制定、修订计划》的通知”的要求，由中国建筑科学研究院为主编单位，会同全国13个单位共同编制本标准。
在标准编制过程中，编制组进行了广泛深入的调查研究，认真总结了当前地源热泵系统应用的实践经验，吸收了发达国家相关标准和先进技术经验，并在广泛征求意见的基础上，通过反复讨论、修改与完善，制定了本规程。
本规程共分8章和2个附录。
主要内容是：总则，术语，工程勘察，地埋管换热系统，地下水换热系统，地表水换热系统，室内系统及整体运转、调试与验收。
本标准中用黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。
本规程由建设部负责管理和对强制性条文的解释，中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。
本规程主编单位：中国建筑科学研究院（地址：北京北三环东路30号；邮编：100013）本规程参编单位：山东建筑工程学院、北京计科地源热泵科技有限公司、际高集团有限公司、北京恒有源科技发展有限公司、清华同方人工环境有限公司、北京市地质勘察技术院、山东富尔达空调设备有限公司、湖北风神净化空调设备工程有限公司、河北工程学院城建学院、克莱门特捷联制冷设备（上海）有限公司、武汉金牛经济发展有限公司、广州从化中宇冷气科技发展有限公司、湖南凌天科技有限公司。
主要起草人：徐伟、邹瑜、刁乃仁、李元普、丛旭日、孙骥、于卫平、冉伟彦、冯晓梅、高翀、胡松涛、王侃宏、王付立、朱剑锋、覃志成、林宣军。
1总则 (3)2术语 (3)3工程勘察 (6)3.1一般规定 (6)3.2 岩土体地质勘察 (6)3.3 水文地质勘察 (7)3.4 地表水水文勘察 (7)4地埋管换热系统 (8)4.1 一般规定 (8)4.2 地埋管管材与传热介质 (8)4.3 地埋管换热系统设计 (8)4.4 地埋管换热系统施工 (10)4.5 地埋管换热系统的检验与验收 (11)5地下水换热系统 (11)5.1 一般规定 (11)5.2 地下水换热系统设计 (12)5.3 地下水换热系统施工 (12)5.4 地下水换热系统检验与验收 (13)6地表水换热系统 (13)6.1 一般规定 (13)6.2 地表水换热系统设计 (13)6.3 地表水换热系统施工 (14)6.4 地表水换热系统检验与验收 (14)7室内系统 (15)7.1 室内系统设计 (15)7.2 室内系统施工、检验与验收 (15)8整体运转、调试与验收 (15)8.1 一般规定 (15)8.2 整体运转、调试与验收 (16)附录A 地埋管外径及壁厚 (17)附录B 垂直地埋管换热器的设计计算 (19)本规程用词说明 (21)1.0.1为使地源热泵供热空调系统工程的设计、施工及验收做到技术先进、经济合理、安全适用和保证工程质量，制定本规程。
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1.00 0.75 0.50 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500
时间（d）
时间（d）
评价结果参考
气候区 代表城市 建筑类型
测试结果
单位换热量指标只能作为初步设计依据 原因：竖向换热是不均匀的 负荷特征不同
负荷计算
按照传统计算方法进行逐时负荷计算 负荷计算要注意连续和间歇运行负荷 地下分区系统要依据负荷计算结果进行 恰当分区
埋管计算
钻孔内传热热阻Rb
db ln do d b4 d s ln b b ln 4 d D4 D b s b d ln o d 2 p i 1 1 d h i
办公-北京
30
宾馆-北京
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500
温度（℃）
25
时间（d）
3.50 3.25 3.00
热泵系统 常规系统
20
2.75 2.50
系统能效
2.25 2.00 1.75 1.50 1.25
15
10 0
住宅-北京 商场-北京
热平衡问题
冬夏负荷的不平衡≠热不平衡 冷却塔的作用并非是解决热平衡的手段， 而是恢复和减少地埋管的输入负荷！
评价体系
典型气候区相关参数 典型建筑相关参数 DeST模型 热泵机组实际运行控制策 略 建筑全年动态负荷 热泵系统能效数学模型 地埋管动态边界条件
地埋管管群模型
岩土的温度分布
地埋管流体出水温度
常规机组能耗模型
冷却塔能耗模型
夏季 常 规 系 统 的 系 统 能 效 Ⅱ 热 泵 系 统 的 系 统 能 效 Ⅰ
P68明确定义的是热相应实验的目的是求得实际土壤 的平均导热系数和比热容，而不是直接测定单位管 长的换热量。 ☆热响应实验是采用的定加热功率测定相应的参数， 包括得到单位管长的换热量。而实际的排热负荷是
1 Qc qi 1 d COPi
实际工程中，负荷的不匹配导致COP降低，累积的 排热负荷增加，导致地埋管的负荷增加，因此， 每延米换热量是不能用于地埋管长度设计计算。
竖埋管岩土源热泵系统设计
可行性研究
负荷的使用情况 可埋管区域 地址状况
热相应测试
定义：通过测试仪器，对项目所在场区 的测试孔（槽）进行一定时间的连续加 热（或吸热）试验，获得项目场区岩土 平均热物性参数及岩土的初始平均温度。 岩土热物性参数：是指不含回填材料在 内的，地埋管换热器深度范围内，岩土 的综合导热系数、综合比热容。
对于不同的 热泵机组和 系统，可能 会有不同的 压缩机调节 级数和机组 启停控制策 略
1、若机组开机： i. Q1(k)负荷率为0-33%，则Q2(k)=33% 的Q额定； ii. Q1(k)负荷率为33-66%，则Q2(k)=66% 的Q额定； iii. Q1(k)负荷率为66-100%，则Q2(k)=100% 的Q额定； 2、若机组关机：则Q2(k)=0.
运行费用温度限值点 A B 出现时间 第 7 年的 230 天 第 8 年的 177 天 对应岩土温度/℃ 34.26 31.22 对应埋管出水温度/℃ 35.53 32.25
意义？
土壤源热泵应用中的问题
2.1 热平衡与蓄热理论 2.2 热响应实验与设计工况
2.3 回填施工造成的问题分析
1、1热平衡与蓄热理论
II 运行费用温度限值S2的定义为 ： 当岩土温度t*达到某一值时，土壤源热泵系统S1 _S2＜0
岩土温度限值案例
该土壤源热泵系统的 蓄能失调限值范围为： 31.22℃-34.26℃。当 岩土温度到达31.22℃34.26℃这一范围，说 明大地蓄能已经失调， 必须采用辅助冷热源 方案来主动调节大地 蓄能。
冷却塔复合式地源 热泵系统型式
如何优化选择
① 串联连接形式 优点：冷却塔和地埋管联合运行时，冷却水先经过冷却塔，使得热泵机组出口的高温 冷却水先经过冷却塔降低一部分温度后再送入地埋管系统换热，这有利于地埋管换热器 的运行。 缺点：首先冷却塔不能独立运行，对于某些时候冷却塔效率较高时，不利于系统整体 最优。其次供冷季，地埋管系统需要一直运行，对于建筑负荷特征为24小时需要连续供 冷的情况下，无法提供土壤温度恢复时间，不宜选用。最后夏季所有冷却水要经过地埋 管换热器。而在设计时地埋管换热器的循环水量是按照地埋管承担的冷负荷计算的，则 无法满足夏季空调最大负荷时冷却水流量，即此时地埋管总流通截面可能过小，地埋管 内水流速过大，增加了循环水泵的功率。 ② 并联连接形式 优点：一是在过渡季节，建筑冷负荷较小且室外湿球温度较低，冷却塔可以独立运行， 充分发挥冷却塔的优势。二是冷却塔可以独立运行能为地埋管系统提供土壤温度恢复时 间，避免埋管周围热量堆积。三是在供冷季后期，地埋管周围土壤温度升高，可能导致 系统的运行效率降低，此时也可以独立运行冷却塔，使得系统整体达到最优。 缺点：冷却塔系统和地埋管系统并联时，需要增加流量调节阀，准确的控制两个并联 环路的流量，控制较为复杂。
寒冷地区
北京
宾馆 办公 住宅 商场
夏热冬冷 地区
重庆
宾馆 办公 住宅 商场
夏热冬暖 地区
广州
宾馆 办公 住宅
埋管设计承担的负荷与室 内负荷的关系
末端用户侧的冷热负荷需求量 与地源侧向大地的释热量的对应关系。
T1-末端侧冷冻水进机组温度； T2-末端侧冷冻水出机组温度； T1’-地源侧冷却水进机组温度； T2’-地源侧冷却水出机组温度； Q1-末端侧的冷热负荷需求量（即建筑逐时末 端负荷计算结果）； Q2-蒸发器在不同级数调节及启停控制策略下 的出力负荷； Q3-冷凝器在动态机组EER下的吸热量； Q4-土壤源热泵系统向大地的释热量。
测试原理
测试仪器
测试注意点
5000平米以上必须进行热相应测试；应用建 筑面积大于等于10000 m2时，测试孔（槽） 的数量不应小于2个。 测试应按照负荷特性进行模拟实验 运行水温要求： 1）夏季运行工况条件下，地埋管换热器侧进水 温度宜低于35℃； 2）冬季运行工况条件下，添加防冻剂的地埋管 换热器侧进水温度宜高于－2℃；不添加防冻 剂的地埋管换热器侧进水温度宜高于4℃。
如何优化运行策略
①季节控制 供冷季初期 供冷季末期
②日控制 时间控制 温度控制 温差控制
地源热泵系统全寿命周期 水温及节能率变化分析
地源热泵系统全寿 命周期分析
典型气候区以及典型建筑 的大地热平衡评价指标
◆失效指标
《地源热泵系统工程技术规范》（2009年版）上规定地埋管地源热泵系统热泵机组正 常运行的冷热源温度范围：10～40℃（制冷）、 -5～25℃ （制热）。
无空气层
孔壁空气层
管壁空气层
2.2回填施工造成的问题分析
2.3回填施工造成的问题分析
图中“位置”数值表示为： 1— 进水管壁 2— 出水管壁 3— 回填孔中心 4— 回填孔壁 5— r=0.1m 6— r=0.5m 7— r=1.0m 8— r=1.5m
热响应实验与设计工况
☆地源热泵系统工程技术规范(GB50366-2005)2009版
◆系统能效指标 以常规空调系统的系统能效作为对比基准，在系统寿命周期内，若土壤源热泵系统 的系统能效恒大于常规空调系统的系统能效，则说明使用独立的土壤源热泵系统 是高效节能的 。
大地热平衡的定义
在空调系统正常使用周期内，以给定的建筑负荷特征 为基础，以年为单位计算时间，如果土壤源热泵系 统的系统能效恒大于常规空调系统的系统能效，并 且热泵机组不失效，则称该负荷特征对应下的土壤 源热泵系统的大地蓄能是平衡的；否则，是不平衡 的。
1、热平衡
排热、吸热总 量平衡
≠ 冷热负荷值平衡
仅指时刻负荷
1、2热平衡与蓄热理论
2、蓄热的形成条件 埋管的取热量/取冷量 有一个限值。当低于该值 时，大地的自平衡能力足 以消除此传热量。 决定参数：累计负荷总量 与地质状况等 案例： ①重庆市荣昌医院 ②广西地区富水土壤特性
由于渗流水的存在，有助于土壤换热器的 换热，使得整个系统能够长时间稳定运行
水泵、末端设备等 能耗模型
锅炉能耗模型 冬季 水泵、末端设备等 能耗模型 否 是
机组失效？
Ⅰ＞Ⅱ？
热泵系统蓄热平衡
是
热泵系统蓄热不平衡
否
评价过程
35
系统能效
3.25 3.00 2.75 2.50 2.25 2.00 1.75 1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0
Hale Waihona Puke 热泵系统 常规系统1 1 Rb 2 2 b
t时刻循环水平均温度
d b2 s c s 1 T f T ff ql Rb Ei 16 4 s s
联解埋管内循环水与周围岩土的换热方程计算得到 周围岩土导热系数和容积比热容ρscs
商场 严寒地区 哈尔滨 宾馆
失效指标
否 是
系统能效指标
否 否
系统蓄热平衡性
不平衡 不平衡
办公
住宅 商场
否
是 否 否 否 否 否 是 是 否 是 是 是 是
否
否 是 是 是 是 是 否 是 是 否 否 否 否
不平衡
不平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 不平衡 不平衡 平衡 不平衡 不平衡 不平衡 不平衡
埋管换热器压力要求