文档介绍：浅谈地埋管地源热泵的设计
浅谈地埋管地源热泵的设计
摘要:本文将论述地埋管地源热泵系统的设计体要点。
关键词:“卡诺循环”“制热系数”“单口井换热量”“换热热阻”
中图分类号: TH3 文献标识码: A 文章编号:

近年来,地埋管地源热泵系统在建筑工程中得到广泛应用。一提到地埋管地源热泵系统,人们立刻想到“节能”、“环保”、“绿色”、“减排”,但是根据工程回访(京津地区),很多业主反应地埋管地源热泵系统没有想象中的那么节能。本文将追根溯源,讨论地埋管地源热泵系统为什么节能,怎样才能节能,提出建筑物地埋管地源热泵系统比传统空调系统经济节能是靠精细、合理、优化的设计来保证的。

地埋管地源热泵系统是一种以大地作为冷、热源,以水溶液作为媒介,通过垂直或水平封闭管路与大地交换热量,并把交换的热量提供给地源热泵机组,维持地源热泵机组正常工作,向建筑物供冷或供热的集中空调系统。在冬季,地埋热泵系统通过埋在地下的封闭管道(亦称地下换热系统)从大地收集自然界热量,而后由环路中的循环水溶液把热量带到室内,再由室内的地源热泵系统提升热的品位,把热量释放到室内。在夏季,为达到给室内降温目的,地源热泵系统将从室内吸收的多余热量排入水溶液环路中,再经过地下换热系统,讲多余热量释放给大地。在一年里,对大地而言,冬季大地在放热,夏季大地在蓄热,这种独特的工况使地埋管地源热泵系统成为跨季节的蓄能空调系统。

地埋管地源热泵系统首先是一种热泵技术。热泵技术的基本原理基于卡诺循环,它采用电能(或其它方式)驱动,耗功N,从低温热源中吸取热量Q’,并通过高温热源输送热量Q,我们把输送的热量与驱动热泵消耗的功之比称为制热系数,即。我国
火力发电网输送到用户的综合效率为33%左右, 理论上只要工程中地源热泵制热系数> , 热泵供暖对一次能源的利用率>。实际上,大多数情况下,地源热泵制热系数是可以达到 ~ 的。而传统的燃油\燃煤\燃气锅炉供热系统的情况是这样的:燃油\燃煤\燃气锅炉的效率n1=,热网效率n2=,即对一次能源利用率。热泵采暖的节能特性明显优于以燃油\燃煤\燃气锅炉为热源的采暖系统。
在夏季供冷工况下,地埋管地源热泵系统和传统的电制冷集中空调系统的原理是一样的,形式上主要区别在于:地埋管地源热泵系统向大地排热,传统电制冷集中空调系统通过冷却塔排热。只有在地下换热系统的水温低于冷却塔水温的情况下,地埋管地源热泵系统比传统空调系统才有优势。如何降低地下换热系统的水温呢?先要了解地下换热系统的换热机理。
4. 地埋管地下换热系统的换热机理
当地下换热系统向土壤排热时,土壤的水分子蒸发,土壤的湿度减小,土壤热阻增大,地埋管的换热效率下降。当地下换热系统向土壤放热时,土壤的水分子凝结,土壤的湿度增大,土壤热阻减小,地埋管周围的土壤导热系数在增加。所以,冬季地埋管吸热的换热效果要优于夏季地埋管排热的换热效果。或者说,冬季地埋管的换热情况是能够有一定的自身调节能力的,夏季地埋管的换热是随着排热持续进行而持续恶化的。

在寒冷地区,夏季热负荷大于冬季冷负荷,完全使用地埋管换热系