基本情况
大地耦合热泵是地热源热泵中的一种,它与地源热泵中的水源热泵的区别是:前者从浅层土壤中取热或向其排热,后者是从地下水中取热或向其排热,经过热泵机组转换成热水或冷水。由于大地耦合热泵技术,可以不用地下水,采用埋设垂直管、水平管等多种方式,直接从浅层土壤取热或向其排热,不受地下水开采的限制,推广的范围更大更灵活。
大地偶合热泵技术的核心是如何实现与浅层土壤进行高效的热交换,确保在投资不高于普通中央空调的条件下能长时间地稳定地从土壤中取热或向其排热,实现供暖或制冷。在美国、加拿大和北欧国家和地区,地热泵技术已得到广泛地应用,推广速度以每年 15% 的速度递增,形成了从制造商、工程商到培训机构、技术开发机构、专业管理机构等一整套完整的产业体系。国际地热泵协会( IGSHPA )、美国地热泵协会( GHPC )已建立,他们已完全实现了商业化。
研究重点
大地偶合热泵作为一种新的空调冷热源方式,无论在环境还是在运行能耗方面,都具有很大的发展潜力。随着人们对大地偶合热泵技术的认知度的迅速提高,在对大地偶合热泵技术的研究在地下埋管的换热研究不断深入的同时,已开始进行对大地偶合热泵系统运行特性的实测、模拟及优化设计研究。如:
地下埋管换热器的换热模型研究。将钻孔内部的简单一维导热,变化为二维和准三维导热模型进行研究,使研究结果更符合实际。但是,由于地下埋管的传热受土壤的热特性、土壤的热湿迁移、地下埋管的铺设形式及回填材料的特性等多种因素的影响,因此理论研究结果还应进一步通过实验验证,这应成为今后研究的重点。
理论和实验研究结果表明,回填材料导热系数的提高有利于提高地下换热器的换热效率。
采用复合地源(例如太阳能)、复合冷源(例如冷却塔)和增长埋管长度,虽然可以有效改善大地偶合热泵系统的循环性能。但是大地偶合热泵系统的设计应在运行模拟分析的基础上,综合考虑场地面积、初投资和运行费用加以确定。
今后的工作
任何新技术的应用都需要在时间中经历一个不断完善的过程。为了防止不按科学的态度不顾具体实际条件,盲目的照搬大地偶合热泵技术,最终败坏大地偶合热泵技术信誉等恶性现象发生,今后应作好以下工作:
全面系统地开展数据采集和经济技术分析工作。投入人力和资源,对大地偶合热泵示范工程进行数据采集和经济技术分析工作。在取得整个供暖季和制冷季的完整数据的基础上,结合与其他采暖、制冷技术的比较,进行经济技术发分析,就初投资、采暖制冷效果、技术稳定性、运行费用节省情况,节能效果等方面给出严格、科学的结论,为大地偶合热泵技术提高、改进设计水平,提供科学依据。
进一步强调进行科学设计与施工。在设计系统之前,必须掌握较详细的设计原始资料,最好在当地先打一眼探测孔,测试当地的土壤情况。
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