地源热泵在暖通空调设计中应用
暖通工程设计中可采用的节能措施
暖通工程设计中可采用的节能措施摘要：伴随着现代建设的发展，绿色节能已成为建筑业发展的主题。
设计者应充分了解绿色概念，采用先进的施工技术，并根据施工原则及建筑物空调功能优化传统设计模式。
以下对建筑空调系统设计中节能减排概念的应用进行了分析研究。
关键词：暖通工程设计节能措施中图分类号： TU74.3 文献标识码：A引言在智能建筑工程建设项目中，暖通空调系统是能耗量相对较高的功能系统之一，且直接影响到建筑物内部各个功能区域之间的有效连通状态。
智能建筑中的暖通空调系统，需要承载较多环境监控、空气净化等相关功能需求，因此需要合理规划与详细设计各项关键能源利用指标。
本文主要分析智能建筑暖通空调系统的节能方法。
关键词：智能建筑；暖通空调；系统节能1建筑暖通空调节能设计中的概述为使暖通空调得到更好的优化设计，需要设计者对暖通空调的复杂结构和在暖通空调节能减排中的应用有一定的了解。
当前，我国空调的种类较多，空调的多样化对暖通空调节能减排设计的应用具有一定的促进作用。
选用一种空调形式作为研究对象，需要全面分析暖通空调内部结构，充分考虑到影响其节能减排的因素，充分发挥其节能减排的作用。
节能降耗，确保暖通设计科学合理，保障人民生活质量和生态环境。
2智能建筑暖通空调系统中高能耗因素2.1 系统关键部位偏离高效运行点位很多智能建筑工程项目中的相关暖通空调设备，偏离高效运行的点位，还会额外增加较多能耗，从而降低了暖通空调系统的整体运行效率。
系统关键部位偏离高效运行点位的现象相对比较普遍，也是很多智能建筑在整体功能结构规划与设计过程中普遍存在的问题。
很多建筑工程项目的立体化建模形式并不能有效溯源暖通空调系统中的关键使用功能，还会额外增加较多能耗。
暖通空调系统的关键部位偏离了高效运行点位，还会增加较多管道线路的成本造价。
2.2缺少智能性在智能建筑项目中，部分暖通空调系统的控制系统缺少智能性，对各类控制信号的反应速度并不能达到预期需求和相关技术标准。
浅论地源热泵技术在暖通空调节能中的运用
浅论地源热泵技术在暖通空调节能中的运用摘要：在我国的建筑总能耗中，空调和采暖的能耗占到了一半以上，已经超过了一半，在夏季，大多数电网高峰负荷大约有35%左右都是用于空调制冷，这导致了很多地区的用电出现紧张状态，因此频繁发生拉闸限电。
相关资料显示，我国建筑运行产生的能耗占到了社会总能耗的三分之一左右，假如我国新建的建筑都能按照节能的要求进行，公共建筑产生的能耗可能会降低一半左右，因此要抓好建筑节能，尤其是暖通空调的节能。
本文主要通过实例，分析了地源热泵技术在暖通空调节能中的运用。
关键词：地源热泵；暖通空调节能；应用中图分类号:tu96+2 文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）我国能源的消耗量在日益增大，地源热能作为是一项低能耗的技术，可以满足人们不同的冷暖需要，而且还环保节能，所以受到了人们的信赖。
地源热能主要是以土壤、地表水以及地下水等作为热泵冬季取暖供热的低温热源和夏季制冷的冷却源的系统。
地源热能具有操作方便、环保节能以及冷暖热联供等优势，可以有效地解决公共设施建设中的冷暖热问题，所以地源热技术将会有广阔的应用和发展前景。
我国地热能的概况我国具有丰富的低温环境资源，是世界上直接利用地热潜力最大的国家。
地源热技术只需要土壤中的能量，不需要特殊的地下热水或者是地热田，只要有足够的浅层土壤就可以进行热交换，就能满足地热泵所需的技术条件。
在我国的城市中，大约百分之三十到百分之五十的建筑物都具备所需要的条件，而且使用范围也没有限制，从南到北都可以，特别是在南方，需要较多的空调装置。
在南方地区的土壤多属于多孔介质。
土壤传输地热和存储热能的能力和土壤的地下水流动和土壤的含湿量之间有密切的关系。
所以由土壤中的液体对流传热、液相导热和固相导热共同组成土壤的传热。
如果在土壤中含有丰富的水分或者是有地下水存在时，将会在很大程度上将土壤传热的阻力减小，保证土壤的热交换效率较高。
工程应用实例本工程是西安某大型别墅地源热泵和冷暖底板空调的系统工程，采用φ25×2．3型的铝塑复合管作为竖直地埋管，埋设的方式为u 型管并联。
暖通空调设计中地源热泵的应用论文
暖通空调设计中地源热泵的应用论
文
本文旨在探讨暖通空调设计中地源热泵的应用。
地源热泵是一种利用地下热能的新型能源技术，它可以根据周围环境的温度，从地下获得热能和冷能。
地源热泵具有高效、节能、环保等特点，因此在暖通空调系统设计中有着广泛应用。
首先，地源热泵可以提高暖通空调系统的能效。
传统的空调系统需要能耗较高的制冷剂循环来制冷，在制冷剂流通过程中产生大量的能量浪费。
而地源热泵通过废气利用，从地下获取热能，将其转化为冷热两用，满足室内温度控制的需要，同时避免了环境能源浪费，降低了能源成本。
其次，地源热泵可以提高室内空气质量。
在传统的空调系统中，由于制冷剂流通过程中容易产生冷凝物，容易滋生细菌和霉菌，从而导致室内空气污染。
地源热泵利用地下热能，将其利用成电能，利用电能来供应热源，制冷剂的流通减少，自然也会减少污染物的产生，提高空气质量。
此外，地源热泵对环境保护具有积极的作用。
地源热泵制冷剂的流通次数较少，也因此减少环境污染。
同时，由于地下热能的可再生性，也会降低对能源的消耗，成为环保中不可替代的资源。
最后，地源热泵具有一定的装饰性。
地源热泵不会影响建筑物的外观，只需要寻找合适的场地即可安装，并且可以配合建筑物的造型，操作简便，不需要过多的耗费人力。
综上所述，地源热泵在暖通空调设计中的应用是十分必要的。
它不仅能够提高能效，保障室内空气质量，对环境保护发挥重要作用，同时也可以美化环境，提高建筑物的整体档次。
在未来的设计中，地源热泵应该会得到越来越广泛的应用。
地源热泵技术在公建暖通空调应用论文
论地源热泵技术在公建暖通空调的应用研究【摘要】当前时期，随着社会经济的快速发展以及人民群众生活水平的不断提高，公共建筑的供暖与住宅的空调已经成为了普遍的需求，传统供热的燃煤锅炉方式在能源利用方面，效率较低，并且在很大程度上还会对大气造成污染，所以，这一供热方式正逐渐的被人们所摒弃，一种新型的优势较大的解决供热与空调的替代方式迅速崛起，这就是地源热泵，其不会对环境造成任何的污染，具有环保节能的作用，是一项值得推广的技术。
本文首先论述了地源热泵存在问题的解决措施，其次对地源热泵技术的分类及在工建暖通空调中的应用进行了阐述。
【关键词】地源热泵；暖通空调；问题解决措施；应用引言现阶段，随着我国能源消耗量的不断上升，地源热泵作为一种降低能源消耗量的新技术，在满足群众对冷暖需求的同时，还具有环保节能的作用，所以，受到了群众们的欢迎。
地源热泵属于一项高新技术，是一种利用地球表面浅层水源（如地下水、河流和湖泊）和土壤源中吸收的太阳能和地热能，并采用热泵原理，既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
地源热泵具有的优点是环保节能、操作与控制简便、冷暖热联供等优势，这是传统的采暖空调方式无法比拟的，它可以将公共设施建设中的冷暖热问题有效的解决，所以，这项技术在我国未来市场中具有较为广阔的发展前景。
1. 地源热泵存在的问题1.1 土壤性质方面的问题地源热泵系统是否具有较高的性能，完全与当地的土壤性质有关，当地土壤的热物性与气候条件直接决定了地热源的最佳间隔及深度。
在研究土壤的热特性时，通常对土壤的能量平衡、环境对土壤热物性具有的影响以及热工性能等方面进行研究。
1.2 地下热换器与地源热泵系统相结合的技术研究不够我国之前在对地热空调技术进行研究过程中，通常对地热能换热器的换热特定功能等事项上的研究比较重视，当前，地热空调技术的研究和传统的研究完全不同，传统的研究方式主要是通过线源进行传热，而当前的研究对于传热与质量转移过程中的紧密配合较为重视，这是提高地热能换热器效果的关键。
谈地源热泵系统在暖通空调中的应用
ｋ ｎ ｆｔｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｄ ｅ ｏ ｏ ａ ｅ ａｇ ｅ ｔ ｒａ ｖ ｎ ａ ｅ ｏ ｏｖ ｎ ｌ ｒ ａ ｉｅ ｗａ ｓｏ ｅ ｔ ｇ ａ ｄ ａ ｒ ｏ ｄｔ ｎ ｎ ． ｉ ｄ ｏ ｈ ｉ ｕ ｎ ｃ ｎ ｍｙ ｈ ｖ ｒ ａｅ ｄ ａ ｔ ｇ ｆｓ ｌ ｉ ｇａ ｔ ｎ ｔ ｙ ｆｈ ａ ｉ ｎ ｉ ｃ ｎ ｉ ｏ ｉ ｇ ｅ ｅ ｖ ｎ ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｗ ｉ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｃ ｎ ｍｙ ａ ｄ ｉ ｒｖ ｍｅ ｔｏ ｅ ｐｅ ｓｌ ｉ ｇ ｓａ ｄ ｒ ，ｐ ｂｉ ｕ ｌ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉ ｅ — ｓｒ ｃ ： ｔ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆ ｏ ｏ ｎ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｆｐ ｏ ｌ ＂ ｉ ｎ ｔｎ ａ ｄ ｕ ｌ ｂ ｉ ｎ ｓａ ｄ ｒ ｓｄ ｎ ｈ ｅ ｖ ｃ ｄ
Ｃ Ｅ Ｇ Ｋｕ ，Ｉ ｉｇｈｎ Ｌ Ｌ ｕ ｎ Ｈ Ｎ ｎ Ｌ ＵＢ ｎｚ ａ ，Ｉ ｉ ａ ｊ
（ｈｎ ｏ ｇ ｎｔｕｅｏ ｏ ｍｅｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ，ｎｎ２ ０ ０ ，ｈｎ） Ｓ ａ ｄｎ ｓｔｔ ｆ ｍ ｒｅａ ｄＴ ｃｎ ｌ ｙ ｉ ５ １０ Ｃ ｉａ Ｉ ｉ Ｃ ｏ Ｊａ
排热 ， 没有热 岛效应 ， 没有 噪音 ； 不抽取地下水 ， 不破坏 地下水 资源 ； 机三用 ： 季供 暖 、 季制冷 以及全年 一 冬 夏
提供生活热水 ； 使用寿命 长 ： 用寿命２ 年 以上 ， 使 Ｏ 是分
体式或窗式空调器的２ ４ ； 电脑控制 ， 能稳 定 ， ～倍 全 性 可
以电话遥控 ， 可以进行 温湿 度控制 和新风配送 。 地源热
Ｋｅ ｒ ｓ ＨＶＡＣ； ｒ ｕ ｄ ｓ ｕ ｃ ｅ ｔｐ ｍｐ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｇｏ ｎ － ｏ ｒ ｅ ｈ ａ ｕ ； ｐ ｌ ｔ ｃ ｏ
谈暖通空调节能问题与地源热泵的实际应用
暖通空调系统的能耗主要体现 出三个主要特 征 ： ） １ 降低能量
统是 以交换 的形式处理冷暖量而有效 的利用能源 ， 我们采 用冷热 结合的方式。 量 回收 的措施在循环上有所改变 ， 而做 到节能。 从 钻孔数量 ＝５ Ｘ８ ０ ３ １０ｍ＝５６个 ， ０ｗ ０ ０ｍ ／ ８Ｗ／ ０ Ｏ ２ 深度 暂 设计方案 的选定 对于项 目节 能效果 是否 突 出起 着决定 性作 定 １０Ｉ。 ０ ｔ ＇ Ｉ 用 。地源热泵形式 中央空 调近 几十年来 发展 形势迅 速但 国 内尚 水井 ， ３出 ６回， 要求 出水量 ７ ｈ ０ｔ 。 ／ 处在初 步阶段 ， 以下结合我在工作 中的实际案例做详细分析。 ３ ４ 供 热 系统方案 比较 ．
的装机功率为 ４ 一 ０ｗ。 ０ｗ ５ 地源热泵主要 有 三种 系 统形 式 ： 土壤 热 交 换器 地 源 热泵 系 统 ； 下水 地源热泵 系统 ； 地 地表水地源热泵系统 。 １ 土壤热交换器地源热泵 ： ）
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图 １ 地源热泵 采暧 、 生活热水系统工作原理示意图
地源热泵系统具有很 高的能效 比， 该系统 供热 的一 次能 源效
率可达到 １ ３ 而家用分体空调 为 ０７ 。分体 空调单位 建筑 面积 ．， ．７
行， 节能建筑成 为建筑发 展 的必 要趋 势。因此 ， 空调设 计 中应 带亚 温润 区 ， 在 气候温 和 ， 四季分 明 ， 雨量 集 中 ， 热 同期。全 年平 雨 注意绿色能源和可再 生能 源 的使 用 ； 空调 系统方 案节能 ， 分 回 均气 温 １ ， 充 ３℃ 寒暑变化显著 ， 全年平均降水量为 ４ ８ ２ｍｍ。年平 ９ ．
地源热泵在暖通空调设计中的应用
星 旦 星
△
一 一
地 源热泵在暖通空调 设计 中的应用
文 ◎ 焦 文 君 （ 京 京 铁 清 尚 建筑 设计 院有 限公 司 ） 北
摘要 ：地 源热 泵系统是 国家提 倡使 用的 节能环保产 品；地 源热 泵的原 理及分类 ；地 源热 泵系统在别 墅设计 中的经 济性 比较 ，地 源热泵在别墅中的 实例。 关 键 词 ：地 源 热 泵 ； 暖 通 空调 ； 设 计 实
３４ ． ７６４ １ １ ０４
１．１ ７６
２９ ５２ ７２ ．
１ 、地 源 热 泵 为 国 家 提 倡 使 用 的节 能 环 保 产 品 ： 随着 我 国 能 源 紧 缺 与环 境 问题 口益 重 ， 开 发 浅 层 地 热 能 资 源 ，采 用 热 泵 技 术 觯 决 供 暖 、供 热 和 制 冷 问 题 的热 潮 止 在 我 国 人 规模 兴起 ，近 十年来全世 界每年 以递 增２ ％ Ｏ 以上 的 速 度 在 增 长 。它 以 节 能 比 其 他 常 规 供 暖 技 术 节 能 ５ 一 ０ ， 是供 暖 制 冷 领 域 解 决污 Ｏ６ ％ 染节 能问题 的重要 技术选择 ；运行 费用低 ， 可 降低３ 一 Ｏ 的优 点冲击 着供 热和制 冷 市 Ｏ ７ 场 。 从 各 种 循 环 利 用 的 地 源 、 水 源 、 空 气 源 等 能 源 中提 取 能 量 、 以 解 决 建 筑 物 供 冷 供 热 的热泵技术 ，将成 为城市供冷 供暖 的理想选 择 。２ ０ 年 中 国 《 再 生 能源 法 》 《 约 能 ０６ 可 节 源 法 》 的 颁 布 实 施 是 我 国 政 府 有 关 十 能 源 领 域 的重 要 战 略 决 策 。在 热 泵 领 域 ，２ ０ 年 ７ ０８ 月 国务 院颁 布 《 公共 机构节 能条例 》 《 民用 建 筑 节 能 条 例 》 更 进 一步 推 动 低 能 耗 节 能 产 品 在 建 筑 领 域 的 应 用 。 其 中 《 用 建 筑 节 能 条 民 例 》 第 十 一 条 规 定 国 家 推 广 用 民用 建 筑 节 使 能 的 新 技 术 、 新 工 艺 、 新 材 料 和 新 设 备 。北 京 市政 府 从 ２ ０ 年 起 对 采 用 地 源 热 泵 技 术 供 ０６ 暖 的 工 程 每 建 筑 平 方 米 一 次 性 补 贴 ５ ｊ ， 问 ｏ￣ ２ 时 不 同 的 城 市 对 此 也 出 台 了 一 系 列 的 优 惠 政 策 。地 源 热 泵 系 统 以可 再 生 能 源 利 用 、 商 效 节 能节 资 、 运 行 稳 定 可 靠 、 环 境 效 益 显 著 、 机 多 用 、功 能 齐 全 而 在 全 世 界 排 广 。 将 此 作为首选 用在各种 民用建筑 和别墅 设 计【， ｆ ， 为 我 国 的节 能 减 排 工作 做 出贡 献 。 ２ 地 源 热 泵 分 类 ： 据 地 热 能 交 换 系 统 、 根 形 式 不 同 ，地 源 热 泵 系 统 分 为 地 埋 管 地 源 热 泵 、 地 下 水 地 源 热 泵 和 地 表 水 地 源 热 泵 ｊ 种 形 式 。 目前 设 计 最 常 用 的 是 地 埋 管 地 源 热 泵 系 统 ， 下 面 主 要 介 绍 地 埋 管 地 源 热 泵 系 统 的 原 理 及 设计 形 式 。 ２ １ 地 埋管 地 源热 泵 空 润系统 原 理 ： ． 这 种 空调 系 统 是 把 热 交 换 器 埋 于 地 Ｆ， 通 过 水 在 由高强度塑料管 组成 的封 闭玮路 中循外 流 动 ，从 而 实 现 与 大 地 土 壤 进 行 冷 热 交 换 的 目的 。夏季 通过机组将 房 间内的热 量转 移到 地 下 ， 对 房 间进 行 降 温 。 同 时 储 存 热 最 ， 以 备 冬 用 。 冬 季 通 过 热 泵 将 土 壤 中 的 热 量 转 移 到房 间，对房 间进行供 暖， 同时储存冷量 ， 以备 夏 用 ，大 地 土 壤 提 供 了 一 个 很 好 的 免 费 能量存贮 源泉 ，这样就 实现 了能量 的季节 转 换。
综述暖通空调中地源热泵的新技术
综述暖通空调中地源热泵的新技术摘要：目前由于能源消耗的急剧增加，热泵作为一种通过消耗少量高品位能源，把热量由低温级上升到高温级的特殊装置而受到了人们的青睐。
本文根据作者多年的工作经验对暖通空调中地源热泵的一些新技术做出的以下分析。
关键词：地源热泵暖通发展地源热泵（ground source heat pump）也称为地热热泵（geothermal heat pump），它是以地源能土壤、地下水、地表水、低温地热水和尾水作为热泵夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源的系统，同时也是实现采暖、制冷和生活用水的一种系统。
它用来替代传统的用制冷机和锅炉进行空调、采暖和供热的模式，是改善城市大气环境和节约能源的一种有效途径，也是国内地源能利用的一个新发展方向。
地源热泵系统根据不同的构成形式有不同的名称：地耦合式热泵、土壤热源热泵、水源热泵、地热热泵、闭环热泵、太阳能热泵、地源热泵等。
1 地源热泵背景现状我国自20世纪50年代起一些单位开始了热泵研究工作，但其发展缓慢。
直到80年代初，为了利用低品位能源和回收大量工业余热，热泵在各个领域的研究逐步形成热潮，热泵技术得到较快的发展，并有了初步的成效。
1983年，在北京召开了中国制冷学会低位热泵与热泵技术会议，发表了我国在这方面的研究成果，并指出必须进一步探讨通过热泵提高能源利用率。
地源热泵，就是把传统空调的冷凝器或蒸发器直接埋入地下，使其与大地进行热交换，或是通过中间介质（通常是水）作为热载体，使中间介质在封闭环路中通过大地循环流动，从而实现与大地进行热交换的目的。
也就是说，地源热泵是以大地为热源对建筑物进行空气调节的设备。
冬天通过热泵将大地中低位热能提高品位对建筑供暖，同时储存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下，对建筑进行降温，同时储存热量，以备冬用。
夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相等，冷暖负荷基本相同，用同一系统，可以充分发挥地下储能的作用。
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地源热泵在暖通空调设计中的应用
摘要：在倡导节能化的社会，地热热泵在暖通空调设计中得以重视，通过对其研究，利于节约能源，促进可持续发展。
关键词：地源热泵；暖通空调设计；应用
中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：
在倡导节能化的社会，地热热泵在暖通空调设计中得以重视，通过对其研究，利于节约能源，促进可持续发展。
以下是对地热热泵的介绍分析。
一地源热泵技术在暖通空调设计中
地源热泵利用地下浅层地热资源(也称低能，如地下水，地表水，土壤等)的即可供热又可供冷的空调系统。
地源热泵通过输入少量的低品位能，实现低品位能向高品位能的转移。
地能分别作为冬季热泵供热的热源和夏季制冷的冷源。
如在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖，夏季，把室内的热量取出来释放到地能中去。
通常地源热泵消耗ikw的能量，用户可以得到4kw 以上的热量或冷量。
地源热泵系统可供暖、空调制冷，还可提供生活热水，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或系统，尤其表现在对于同时有供热和供冷要求的建筑物。
地源热泵有着明显的优点，可以有效节约能量的消耗，而且用一套设备可以同时满足供热、供冷、供生活用水的要求，减少了设备的原始资金投入，同时，地源热泵还可应用于宾馆、居住小区、公寓、厂房、办公楼、学校、
商场等建筑，小型的地源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。
二地热热泵空调系统的节能特性
其他热泵系统诸如风冷热泵系统在运行时都会遇到一个同样的尴尬问题,就是当我们最需要它们的时候,它们总是处在效率最低的时候。
因为它们冬天运行时需要从室外空气(水)吸热,夏天运行时需要放热给室外空气(水)。
由热力学第二定律可知两种介质之间的传热量是由这两种介质的温差决定的,冬天室外温度越低,热泵的冷媒和空气(水)间的温差越小,吸热量越小,供热情况则越差。
同时,由于室内外温差较大,大量的热量从围护结构的缝隙中自室内泄漏至室外,要维持恒温,就需要同等的热量来补充这部分泄漏的热量。
而此时的供热情况又不理想,无法提供同等的热量,所以出现了前述的尴尬问题,夏天则亦然。
为了解决这个问题,冬天需要提供电加热器作为辅助供热设施,从而使整个供热系统的效率下降,耗费大量的能源。
风冷热泵机组的制冷量和能效比都是以室外温度为自变量的函数,所以风冷热泵机组的铭牌工况往往和实际使用时的工况有一定差距。
以某一额定冷量为98 kw的风冷热泵为例,生产厂家给出的季节能效比(seer)为2.5,但是在国家标准规定的额定条件下测试结果(seer)却为2.2。
当室外温度上升至37℃,风冷热泵的能效比下降到1.95,表示效率减少了11%;当室外温度上升至42℃时,风冷热泵的能效比下降到1.6,表示效率减少了27%,这意味着需要增加27%的电能才能达到相同的制冷效果。
地源热泵机组的性能是不随室外温度和湿度的改变而改变的,因为土壤的温度全年变化很小,地源热泵系统在夏季和冬季的能效比变化也很小。
一个98 kw的地源热泵机组在制冷模式下,进水温度为12℃时的能效比大约是3.6。
随着室外温度的变化,地源热泵机组和风冷热泵机组的能效比如表1所示
表1可见,地源热泵比风冷热泵的能效比明显要高,32℃时地源热泵的能量消耗比风冷热泵少40%,37℃时要少46%,随着温度升高,比风冷热泵少55%以上。
当然如果考虑地源热泵机组能供热水的性能,它的能效比会更加高。
与普通集中式空调系统相比,地源热泵空调系统的运行费用可以节省50%~60%。
三影响地源热泵空调系统节能特性的因素
地源热泵是把地表土壤作为热源的,要了解地源热泵的节能特性就需要了解地表土壤的热特性。
大地土壤中蕴藏着丰富的低温地热,它储存了取之不尽、用之不竭的低温可再生能源,这种能源被称为浅层低温地热能。
其温度会随着地下深度和气候不断地变化,变化情况如图3所示。
地源热泵就是充分利用了这种浅层低温地热能,通过地埋管土壤换热器系统与大地交换热量,交换过程中的主要问题是需解决土壤冬夏季吸热和放热的平衡性。
如果热量的取用不平衡,必然造成土壤的蓄热性变差。
因为土壤与地下换热器进行热交换后,土壤内部也将进行不稳定的地传热,因此系统的性能与土壤性能是紧密相关
的。
土壤的性质随着地区的不同和季节的变化而异,不同的土壤作为热泵的低温热源的不同情况,目前还难以作出优劣的评价。
影响这个传热过程的主要因素有两个:一是传热面积;二是土壤的热力参数,包括土壤的热工特性、大地的平均温度、土壤的含水率、土壤的密度、土壤的容积热容量,热扩散率和地下渗流等。
3.1热工特性
热工特性主要包括导热系数、容积热容量和热扩散率等。
其中导热系数表示土壤传导热量能力的一个热物理特性指标,土壤的容积热容量表征土壤的蓄热能力,而热扩散率则表征土壤温度场的变化速度。
导热系数、容积热容量、扩散率因土壤成分、结构、密度、含水量的不同有异,并随着地区不同和季节的变化而变化。
在同一地区,土壤的放热量是土壤吸热量的80%。
3.2大地的温度
对大地土壤温度情况的了解是很重要的,因为大地与地埋管中的循环水之间的温差驱动热量传递,大地温度接近全年的地表面平均温度。
根据测定,10 m深的土壤温度接近于该地区全年平均气温,并且不受季节的影响。
在0.3 m深处偏离平均温度为±15℃,在3 m 深处为±5℃,而在6 m深处为±1.5℃,温差波动在较深的地方消失。
根据资料记载,平均地下温度在60 m深度以下视为恒定。
土壤越深,对热泵运行越有利。
3.3含水率
土壤的含水率是影响传热能力的重要因素,但水取代土壤微粒之
间的空气后,它减小微粒之间的接触热阻提高了传热能力。
土壤的含水量在大于某一值时,土壤导热系统是恒定的,称为临界含湿量;低于此值时,导热系数下降。
在夏季制冷时,热交换器向土壤传热,热交换器周围土壤中的水受热被驱除。
如果土壤处于临界含湿量时,由于水的减少使土壤的传热系数下降,恶性循环,又使土壤的水分
更多地被驱除。
土壤含水率的下降,土壤吸热能力衰减的幅度比土壤放热能力衰减的幅度相对较大。
所以在干燥高温地区采用地耦管要考虑到土壤的热不稳定性。
在实际运行中,可以通过人工加水的办法来改善土壤的含水率。
在我国北方地下水位较高和冷负荷较小的地区,土壤的含湿量将保持在临界点以上,可以认为大部分地区全年都是潮湿土壤。
有关资料记载,大地下各种固体介质的热工参数如表2所示,可作为不同土层结构导热系数大小比较的参考。
四地热热泵供热空调的能量消耗分析
1 地热热泵合理地使用了高位能
地热热泵将低温热源的热量品位提高，需要消耗一定的高品位能量。
地热热泵供热系统用高位能 w 推动一台动力机，然后再由动力机来驱动工作机(如制冷压缩机) 运转，工作机像泵的作用一样从低温热源(如水) 摄取热量 qe ，并把 qe 的温度提高，向暖通空调系统供出热量qh = qe + w ，用地热热泵的制热性能系数β来衡量热泵的能量效率。
β= qh/ w = ( qe + w) / w = qe/ w + 1 (1)式(1) 说明了地热热泵的制热性能系数β永远大于 1 。
因此，用
地热热泵供热比用地热热泵驱动能源直接供热要节约高品位能。
2 热泵的能源利用系数比传统的供热方式高(见表 1)
五结束语
为保护大气环境，应积极开展地热热泵在暖通空调中的应用研究工作。
地热热泵在暖通空调中的应用将会带来环境效益，对温室效应也有积极作用。
地热热泵在暖通空调工程领域应用是一种节能、环保、高效的能源利用技术。
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