地源热泵系统
1前言
土壤源热泵利用地下土壤作为吸热与排热的场所,夏季将室内余热取出排至地下储存以备冬用,冬季从地下取热供给房间后储存冷量以备夏用。因此,更确切地说,土壤源热泵是一种以地下土壤作为蓄能体的地下蓄能及再利用系统,而并非单纯的地热能利用技术,这是目前业内普遍存在的对土壤源热泵认识上的一个误区。要保持土壤源热泵系统长期高效运行,就必须保证全年内冬夏季土壤取放热量的平衡,从而可实现土壤能量在以年为周期时的自我恢复。 2土壤源热泵系统土壤热平衡问题原因分析
我国幅员辽阔,各地区气候差异较大,很多地区建筑物全年冷、热负荷差异很大,导致土壤
源热泵系统冬季从土壤中提取的热量和夏季释放到土壤中的热量难以平衡,因此,土壤源热泵在应用时若不采取措施,而是直接根据需求量取热和放热用以满足冬夏负荷需求,必然会导致土壤温度偏离其原始温度,即土壤热不平衡现象,导致系统性能下降。
在北方地区,冬季热负荷大于夏季冷负荷,热泵从土壤中提取的热量大于夏季向土壤中释放的热量,导致土壤温度降低,机组蒸发温度降低,系统耗功量增加,供热量减少,热泵的循环性能系数COP降低;在南方地区,夏季冷负荷大于冬季热负荷,热泵向土壤中释放的热量大于冬季从土壤中提取的热量,导致土壤温度升高,机组冷凝温度升高,系统耗功量增加,制冷量减少,热泵的能效比EER降低。因此,土壤源热泵适用于冬夏冷热负荷相差不大的地区,根据实测和理论计算,一般情况下,建议冬夏向土壤的吸排热量相差不大于20%为好。
2.2设计不合理
国外在应用土壤源热泵时,多是在单体别墅的设计中,地埋管敷设面积不大,对于这种少量埋管来说,合理的管间距完全可以满足依靠土壤自身的热扩散使得多余的冷热量得以平衡,但对于我国目前土壤源热泵大多应用在较大面积公共建筑中,地埋管密集布置,大面
积管长期运行,管中心处的热量难以传递出去,各埋管间必然产生热干扰,使得一个运行周期中从土壤中提取和释放热量的不平衡,在运行间歇期间土壤温度无法恢复原始值,土壤温度逐年持续上升或下降,系统运行效率降低。