地源热泵系统编辑.doc

l “地源热泵系统”观点认为： 地下岩土层含水层是地源热泵系统运行工作的“热汇”与“热源”，地下的温度是确保地源热泵系统髙效、稳定、可靠、可持续运行的“环境参数”。它的设计原则是必须保持夏季向地下释放的冷凝热与冬季从地下吸取的热量相等，根本不需要利用地下任何其它热量，更谈不上要利用任何“浅层地热能”或“浅层地温能”。地源热泵从本质上、原理上讲是一种“废热利用”，地下岩土层含水层在地源热泵系统中仅仅是起到一种“蓄热层”的作用。l “地源热泵系统”观点认为：地源热泵系统利用的热量是自身在夏季向地下排放的冷凝热，而且在许多工程中，可能还需要采取辅助的工程措施排放多余热量。我们的立场与观点l 我们虽然坚决反对“浅层地热能”或“浅层地温能”的资源观点以及由此所制订定的浅层地热能的勘查、评估、评价方法，但是我们积极主张暖通空调与水文地质两专业、两行业、两部门之间应在科学开发、建设、利用地源热泵系统领域紧密合作，相互学习、有效沟通、及时协调。在充分、科学、合理利用好地下浅层岩土层含水层作为“蓄热层”的同时，保护好地下的地质水文环境。地源热泵系统的优缺点与适用条件2.1 地源热泵系统的优点l 由于一年四季的地下环境参数在1020C范围内变化，故其全年的制冷量与制热量输出(能力)比较稳定，没有“逆反”效应；l 正因为一年四季地下的环境参数均在较适宜的1020C范围内变化，其夏季的制冷效率EER与冬季的制热效率COP都相应要比空气源热泵系统髙2040；l 当地源热泵工程的冬季从地下累计取热量和夏季向地下累计放热量基本相等时，地源热泵系统可以不设任何冷却塔与辅助加热设备，从而减少了保养费用和改善了建筑的外立面美观；l 充分利用了夏季制冷时的冷凝热，储存于地下，有效地减轻了城市的夏季热岛效应，同时也便于提供全年的生活热水。2.2 地源热泵系统的缺点l 初投资髙，因为地下钻井打眼埋管和打井都需要高额的工程建设费，尤其是在现场地质水文条件恶劣的情况下更为突出。在有一些工程中，其地下钻眼埋管或打井费用甚至和地上空调系统的建设费用相接近；l 地源热泵系统的全年供冷供热性能与经济性强烈依赖于建筑的冷、热负荷计算，设备选用，和地下埋管或水井设计计算与施工。精心设计与精心施工的工程和粗制滥造的工程，无论在性能上、在初投资上、还是运行费用上、及使用寿命上都会有成倍的差别；l 目前，无论国内或国际水平而言，人们对于地下岩土层与含水层中的传热，蓄热，以及热、质交换与迁移的规律的研究相对还是比较少和不够成熟，不一致、不统一的地方还是比较多，有时同一工程由不同的人进行设计，其差异性可能较大；l 就目前国内熟悉地源热泵系统的合格设计者而言，其数量有限。l 目前国内有经验的、合格的承包商不多。2.3 地源热泵系统的适用条件鉴于地源热泵系统是利用了地下30 m至300 m深、温度既不低又不髙的恒温带作为热泵系统的“源”与“汇”的地下环境，和全年空调热泵自身既需夏季排热和又需冬季取热的特点，确保了热泵的高效、稳定、和可持续地运行。因此，地源热泵系统的建设一般应遵循以下适用条件：l 全年室外空气平均温度 (或地下恒温带温度)处于1020 C的地域；l 具有经济打井的地质条件和拥有合适浅层地下水资源的地域；l 全年向地下总排热量和总取热量相等或接近的供热供冷工程，否则就需采用一些工程的辅助与补救措施；l 夏季供冷温度不低于5 C，冬季供热温度不高于60 C的工程；地源热泵系统的监测与监管3.1 问题的提出地源热泵系统的建设，无论是地下水水源热泵系统，还是地埋管水源热泵系统，都会和都要“破坏”地下原有的岩土层与含水层的地质水文构造与条件。首先，在钻井过程中，不论是打水井，还是钻垂直埋管井眼，都会使原本相互隔离与封闭的地下含水层有可能串通起来，在各含水层之间产生相互影响；当地下井系建成之后，在地源热泵系统运行过程中，冬季从地下取热，夏季向地下释放热量必然会使地下的温度场，流场产生冬夏的交迭周期变化。对于地下水水源热泵系统，当周期地进行循环抽灌时，更会引起水位、水温、渗流速度与流向、水质的变化。为了确保地源热泵系统自身的长期、持久、稳定、高效、可靠运行，和保护地下的水文地质环境，因此必须对于地源热泵系统的建设与运行提出严格的监测与监管的要求。岩土层热物测试与地埋管设计计算的若干差异性问题岩土层热物测试与地埋管设计计算的若干差异性问题4.1 问题的提出 近几年我国的地源热泵建设发展迅速，基本上以每年2025的速度在增长，由于设计与建设过程中缺乏统一的设计计算方法、测试方法、操作规程、物性测试仪器、软件、最后在地埋管的总长度上和地下水水井的数量与流量上，即使对于一些有较强技术力量和勘测设计认真的单位，也可能存在有2040的差异。4.3 值得思考的问题与今后的努力方向l 值得思考的问题： 在初始地温、岩土导热系数、渗流速度的测试结果上为什么有如此大的区别？是测试仪器的差别还是在测试方法上不统一？ 在热物性测试上，其稳定时间从4天延长至11天，对于每米传热量降低了4.6 W/m (6.2)，而实际夏季空调均为间歇供冷，即向地下排放冷凝热为8小时开/16小时停(或10小时开/14小时停)，其地埋U形换热器的传热能力是否会有成倍提髙？ 该工程夏季累计向地下释放的热量与冬季累计从地下吸取的热量之比为2.36倍，而该工程既不允许安装冷却塔，又没有采取其它工程补救措施，请问几年后会不会形成“热堆积”，使地源热泵系统的夏季制冷效率大大降低？l 今后努力方向： 建议对于普遍需要采用的岩土层热物性测试仪器，从生产制造到标定的各个环节制定统一标准，对其测试方法与操作步骤也制定统一的使用规程；对于初始地温的测试和含水层渗流速度的计算