地源热泵热平衡是个“伪命题”目前关于地源热泵系统可行性研究,言必称土壤热平衡,好像地源热泵的成败,即是否可行完全在于冷热平衡;可是对于热平衡需要增加补热或排热措施,增加多少,没有确切标准和依据,说不出所以然来;对工程实施产生了极大困惑。造成这种局面的主要原因还在于对土壤温度的成因和热扩散规律没有理解研究透彻。笔者认为,土壤温度决定性影响是太阳辐射,次要影响是土壤热惰性(即蓄热能力)。证据是:
地源热泵热平衡是个“伪命题”
目前关于地源热泵系统可行性研究,言必称土壤热平衡,好像地源热泵的成败,即是否可行完全在于冷热平衡;可是对于热平衡需要增加补热或排热措施,增加多少,没有确切标准和依据,说不出所以然来;对工程实施产生了极大困惑。造成这种局面的主要原因还在于对土壤温度的成因和热扩散规律没有理解研究透彻。
笔者认为,土壤温度决定性影响是太阳辐射,次要影响是土壤热惰性(即蓄热能力)。
证据是:
1、公开资料表明,一年四季的冷热交替可以影响的土壤温度变化范围只有15-25米左右,高纬度地区影响约25米,中纬度地区影响约15-20米。
2、南北极只有少量太阳辐射,冻土层厚度达千米。
因此,可以认为地源热泵热平衡对土壤温度影响的机理,不过是在太阳辐射基础上叠加了一个额外负荷,相当于把当地土壤移了个位置,提高了纬度或降低了纬度。这样土壤温度的升高或降低都有一个限度,不会无限度升温或降温,只要判定系统温升温降温保持在一个合适的范围内,则系统是可以长期稳定运行的。不平衡负荷与本地太阳辐射功率叠加后的综合负荷导致的土壤温度,可以类比于太阳辐射功率纬度接近地区的土壤温度。换句话说,若不平衡控制在一定范围内,以吸热不平衡为例,土壤的温度变化不过是把工程地点从济南移到沈阳的变化;土壤温度降低2-3度,对地源热泵系统运行影响不大。
所以说,把土壤看作单纯的蓄热体,需要完全100%的回补热量是片面的看法。只要系统设计合理,计算出最大温度变化,使系统运行在合适效率区间,部分补热甚至不补热,也是可行的系统。
22楼
这是大项目考虑的问题,至少按现在真没考虑过
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23楼
根据实践情况来看好多土壤源热泵工作3年左右就不行了,我认为很大一部分可能性是开发商为了节约初投资,而地源热泵厂家一味迎合,导致系统设计存在先天缺陷。作为设备供应商谁都愿意把系统做得好,但为了拿到单子,为了眼前利益不得不把底线一放再放,甚至没有了底线。我前阵子碰见个地源热泵厂家,整套系统报了130元/平方米,这样的价格如果按着规范来做非得赔死,但人家就敢报,开发商也敢用。。。经是好的,就怕把经念歪了。
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24楼
楼主的见解很好,但是事情不像楼主所诉那样简单,单就地热井来说,有的地方就可以打出地热井,其他地方就没有,这同太阳辐射应该是没有关系的,在没有完全弄明白的情况下,我们做工程时应该认真求证合理性。
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25楼
土壤是个开放式的系统啊,光靠理论计算真的靠谱吗?
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26楼
小项目没什么问题,大项目不平衡衰减很大
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27楼
打个比方,冷热量是人民币,大地是一个银行,地源热泵是一个客户。银行内部的资金调配能力是有的,但是需要一个现金的流转时间。同时除了地源热泵这一个客户外,在这个银行存钱取钱的用户还有很多,一些分行可能出现存取不平衡,但是没有哪个分行会因为这个原因而开不下去的。
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28楼
rushan360 发表于 2013-8-21 12:50 有什么证据证明是因为热不平衡造成的系统报废?主机制热,蒸发温度逐年下降
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29楼
现在说的冷热平衡其实把概念弄歪了,大地作为一个无限大的蓄热体,它的热量平衡非常复杂,地源热泵空调的取热排热只占其很小一部分,例如太阳辐射得热、地下水径流、还有深层土壤的影响(地热异常区)等,关键在于:在地埋管换热器区域内的岩土体的静热储、岩土初始温度、冷热负荷、运行时间之间的关系。地源热泵工况夏季30℃,冬季5℃;华北地区北京岩土初温14-15℃,吉林地区8℃左右,武汉、无锡等长江流域22-23℃;华北地区夏季换热温差15℃,冬季10℃,东北地区冬季只有3℃,夏季达22℃,长江流域冬季有17℃,夏季只有7℃。地源热泵运行起来后在一个采暖或制冷季内岩土温度肯定要降低,那么东北地区取热温差3℃,华北10℃,长江流域17℃,很明显东北地区取热效果最差,华北一般,长江流域最好,问题是东北最需采暖,华北需要,长江流域可要可不要;夏季反过来。地埋管打在松散第四系,除了粘土就是砂那么土壤降低1℃吸收或放出的热量都差不多,则冬季东北需要热量最大土壤能释放的热量却最小,夏季长江流域需排热最大而土壤能吸收热量最小,所以华北地区才最适合做地埋管地源热泵,太往北冬季不好使,太往南夏季不好使,和冷热平衡基本无关。其实就算冬夏季冷热平衡了,冬季采暖需要吸收10单位热量,土壤就能提供5单位(土壤温度降到4℃,机组出水0℃以下),项目还是失败了;反之夏季需要排放10单位,土壤只能吸收5单位(土壤温度升至37℃),就算平衡了总不能制冷季没结束就采暖把土壤温度降回来再接着制冷吧。
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30楼
有几篇专门讨论热平衡的专业论文与大家分享下,估计可以基本解决对土壤热平衡的疑惑了,都是在《暖通空调》上发表的文章
相对来说都是比较中肯而定量分析的,还不错,很有参考价值
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31楼
tianhejisi 发表于 2013-8-21 22:32 建议看下《2010-地源热泵U型埋管换热器的变周期模型研究-徐坚》的博士论文,也可以看一下《2010-U型竖直 …这种论文你也信?
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