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土壤源熱泵技術(shù)高效運行關(guān)鍵在于其熱平衡

來(lái)源:http://www.eregl.com/ 時(shí)間:2013-2-19

    近日,從2011中國制冷學(xué)會(huì )年會(huì )揚州大學(xué)副教授楊衛波《土壤源熱泵應用中關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展》的專(zhuān)題講座中獲知,根據《地源熱泵系統工程技術(shù)規范》規定,地埋管地源熱泵地下?lián)Q熱器設計前應進(jìn)行熱響應測試。其主要目的是:(1)獲得埋管現場(chǎng)土壤源熱物性參數,為地下?lián)Q熱器的設計與優(yōu)化提供依據;(2)獲得地下埋管的單位埋深換熱能力,為埋管長(cháng)度的初步估算及其布置提供參考。


    測試的參數包括土壤導熱系數、土壤容積比熱容、鉆孔熱阻、土壤原始溫度、地埋管綜合傳熱熱阻。常用的方法包括查詢(xún)土壤地質(zhì)手冊、取樣測值法、探針?lè )?、現場(chǎng)響應探測法。影響測試的不確定因素,主要有數據處理方法(模型)、測試孔的結構(孔徑、埋管形式、深度及回填等)、測試時(shí)間長(cháng)短、加熱功率的選擇、電壓不穩定性、連接管道冷熱損失、測試儀器的精度、斷電間斷時(shí)間長(cháng)短、地下水滲流。


    地埋管傳熱模擬的重要性在于尋求地下傳熱強化技術(shù)措施的需要,通過(guò)地埋傳熱模擬,可獲得各因素的影響規律,從而尋求地埋管傳熱強化的有效技術(shù)措施,為提高換熱效率,降低初投資提供基礎。也是系統優(yōu)化設計與能耗分析的關(guān)鍵,通過(guò)地埋管傳熱模型的建立,可實(shí)現長(cháng)期運行動(dòng)態(tài)仿真,為地源熱泵系統優(yōu)化設計及系統運行能耗分析提供幫助。


    地下埋管設計應關(guān)注的問(wèn)題,設計應關(guān)注問(wèn)題包括地埋管全年進(jìn)出口溫度,決定地源熱泵的總體性能;土壤溫度的全年變化,土壤的熱平衡。據空調制冷大市場(chǎng)調查了解,設計方法包括工程估算法,單位延米換熱量,首先根據建筑物的峰值冷負荷或熱負荷確定出地埋管的放熱量或吸熱量,然后確定地埋管的布置方式,再根據測試所得單位埋深換熱量即可求出所需地埋管的長(cháng)度。存在的問(wèn)題包括:1)冬夏季只進(jìn)行單點(diǎn)溫度測試。2)測試時(shí)間長(cháng)度難以確定。3)土壤溫度變化不能確定。4)測試工況下與運行工況不同,換熱量需換算。


    地埋管施工的關(guān)鍵包括鉆孔過(guò)程:鉆機水平誤差的控制、鉆機深度與垂直度的控制;下管過(guò)程:水壓試驗,下管時(shí)應采用2-4m設置一個(gè)彈簧卡的方式使U型管兩分支管處于分開(kāi)狀態(tài)。據制冷快報從制冷學(xué)年會(huì )上獲知,回填過(guò)程:回填材料應具有好的流動(dòng)性和保水性,且便于輸送,應盡量采用機械自下而上回灌法,以確?;毓嗝軐?shí)。管路保護:要注意保護管路系統,避免泥漿石塊和其它異物進(jìn)入系統,造成系統堵塞影響流量,對成孔進(jìn)行編號,并設置成孔保護標示牌。


    土壤的熱平衡具有很大的重要性,是系統長(cháng)期高效穩定運行的關(guān)鍵,地下土壤溫度在完成一個(gè)運行周期后能夠自我恢復,從而保證其作為理想熱源的“恒溫”特性,保證系統長(cháng)期運行在理想的冷熱源溫度下。 土壤的熱平衡也是系統生態(tài)環(huán)保的關(guān)鍵,地溫梯度變化會(huì )影響到大地熱流,從而對地表對地表生態(tài)系統帶來(lái)難以預測的影響。熱失橫會(huì )導致土壤溫度的逐年持續升高或降低,引起生物種類(lèi)的重新分布,最終影響到整個(gè)區域生態(tài)環(huán)境的變化。

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