热泵工程

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摘要:地源热泵地埋管热响应测试是研究土壤热物性参数及地埋管换热器性能最有效的方法之一。本文结合一个地源热泵测试工程实例研究了地源热泵热响应测试的测试步骤、测试方法和数据处理。通过对地埋管进出口水温、流量和加热功率的实时采集,分析研究了土壤的热物性以及地埋管热响应的放热和取热量。 1 引言随着经济的发展和人民生活水平的提高,公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍的需求。在发达国家中,供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25%~30%[1],在我国,比例也在逐渐增大。地源热泵系统由于其高效、节能、环保的特性,近年来日益受到人们的重视和推广。地源热泵技术是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性,通过消耗电能,在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方,同时在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中,达到降温或制冷的目的。地下岩土的平均热物性参数是地源热泵地热换热器设计中的重要参数,如果物性参数不准确,则设计的系统可能不能满足负荷需要,也可能规模过大,从而大大增加初投资[2]。地埋管换热器的单位延伸的放热量和取热量是地源热泵系统最直接也是最重要的参数,以往的工程设计靠经验数据,由于地质条件的复杂性,常常会导致地源热泵运行过程中出现达负荷过低,不能满足要求。本文结合常熟某别墅地源热泵系统,介绍了热相应测试分析方法。
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0 引言 随着经济发展和人民生活水平的提高,公共建筑、居住建筑的供热和空调已成为普遍的需求。由于能源与环境问题成为世界各国面临的重大社会问题,地源热泵空调系统作为一种节能环保的空调系统已受到人们广泛关注[1-2]。地源热泵地埋管换热器的设置形式主要有水平埋管和竖直埋管两种,建筑物周围可用的地表面积是地埋管换热器形式的决定性因素。传统的水平埋管形式是在地面挖1~2 m深的沟,每个沟中埋设2,4或6根聚乙烯塑料管。竖直埋管形式是在地层中钻直径为0.11~0.15 m的钻孔,在钻孔中设置1组或2组U形管并用灌浆材料填实,钻孔的深度通常为40~200 m。竖直埋管的地埋管换热器可比水平埋管节省很多土地面积,同时也节省管材。水平埋管换热器所占用的土地面积会10倍(甚至更多)于竖直埋管的地埋管换热器,但开沟的施工费用通常会低于竖直埋管的钻孔费用,因此水平埋管换热器通常只适合于独栋的住宅,不适合于稍大的公共建筑和公寓。20世纪90年代,在美国出现了一种水平埋管换热器的变种,即水平螺旋埋管换热器,在美国称之为“slinky”形式的地埋管换热器[3-4],与开沟埋设的水平直埋管换热器相比,它的用地面积显著减少。特别在一些需要或适合大开挖的场合,例如在高尔夫球场区和人工湖的底下,水平螺旋埋管换热器仍可以用于中型地源热泵系统,或作为常规竖直地埋管换热器的补充。
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