别墅住宅土壤源热泵运行特性探讨
别墅地源热泵技术的实践研究
别墅地源热泵技术的实践研究【摘要】该别墅系一栋集文化娱乐，办公，客房等一体的多功能综合别墅。
该别墅选择地源热泵为空调冷热源, 空调系统的室内部分采用风机盘管加独立新风系统，末端设备为风机盘管, 新风处理到室内等焓线，过渡季节只供新风,部分房间采用地板辐射供暖。
本论文从地源热泵工作原理出发，详细地进行了地源热泵空调系统设计和特点分析,并与普通空调系统进行了经济上和技术上的比较。
地源热泵地下换热器采用U 型竖埋管地下换热器;主卧式采用了低温水地板辐射供暖系统。
【关键词】别墅;地源热泵;竖直埋管;地板辐射供暖1.地源热泵系统简介1.1 地源热泵优点地源热泵中央空调系统的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与常规电供暖相比，相当于减少70％以上，如果结合其他节能措施减排会更明显。
虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25％的充灌量。
该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。
1.2 国内地源热泵发展简史地源热泵并不是一种新的空调系统，早在20世纪30年代，欧洲就已经出现了工程的应用，当时主要用于冬季的供暖。
20世纪70年代，出现能源危机，地源热泵系统的工程应用形成高潮，技术日趋成熟。
由于中国空调技术应用较晚，地源热泵作为传统空调的一个分枝，对大多数人说，确实较为陌生。
我国在地源热泵领域的研究始于20世纪80年代初的天津大学和天津商学院。
自此，其他少数单位也先后在地热供暖方面进行了一系列的理论和试验研究，但是，由于我国能源价格的特殊性，以及其他一些因素的影响，地源热泵的应用推广非常缓慢。
20世纪90年代以后，由于受国际大环境的影响以及地源热泵自身所具备的节能和环保优势，这项技术日益受到人们的重视，越来越多的技术人员开始投身于此项研究。
1.3 地源热泵技术在中国推广过程中可能遇到的问题任何一项新事物的出现总是要受到人们的质疑，对于地源热泵这项新技术同样可能会遇到一些阻力。
土壤源热泵系统热回收运行性能分析
四季 的生 活热 水供 应 问题 。根据 逐时 负荷 确定 地埋 管
土壤 源热 泵机 组 的容量 ，地 源热泵 机 组额 定制 冷 量为 ２ ０ ｋ ； 源热 泵 机组 额定 制 热 量为 １ ５ ｋ ， 外地 ５０ Ｗ 地 ７ ０Ｗ 室
但 土壤 源热 泵 系统热 平衡 问题 仍值 得重 视 。下 面 以工
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土壤源热泵工作原理
土壤源热泵工作原理
土壤源热泵是一种利用土壤内部储存的热能进行空气调节和供热的设备。
其工作原理如下：
1. 土壤热能利用：土壤具有较高的热稳定性，地表以下1.5-
2m的土壤温度相对稳定，一般保持在5-20摄氏度之间。
土壤
中的这种热能来源于太阳辐射和地球内部的热量。
2. 土壤采暖系统：土壤源热泵通过埋在土壤中的地埋管，将土壤内部的热量传递到泵体内，然后通过压缩机和膨胀阀等部件，将低温的土壤热能转化为高温的热能。
3. 空气调节：转化后的热能通过传热器，将热量传递给空气，使室内温度升高。
同时，泵体内的制冷剂被冷却，流经蒸发器，吸收室内热量，将室内温度降低。
4. 换热循环：土壤源热泵通过循环系统不断循环运行，将热量从土壤中吸收并释放到室内空气中，实现了供热和空调的效果。
总结来说，土壤源热泵利用土壤内部储存的热能，通过传热器将热能转移到室内空气中，实现了供热和空调的功能。
这种方式具有环保、节能的特点，是一种可持续的能源利用方式。
地源热泵在某别墅应用浅析
地源热泵在某别墅应用浅析简介：论述地源热泵在住宅中应用的特点以及地源热泵在推广应用中的相关问题。
关键字：地源热泵，户式中央空调，应用 Abstract: This paper discusses the characteristics and ground source heat pump ground source heat pumps in residential applications in the promotion and application-related issues.Keywords: ground source heat pumps, residential central air conditioning, application.据不完全统计，我国家用中央空调市场容量从1999年的2一3亿，增长到2003年30亿，预计到2005年国内市场总需将达到200亿。
由此所带来的能源和环境问题将愈显突出，而家庭空调需求的能源形势的多样性也将是必然趋势。
近年来地源热泵空调系统以其节省能源、运行可靠、满足多工况要求等优点得到迅速发展，特别适合公寓楼及别墅建筑。
1地源热泵在户式中央空调中的应用目前我国户均住宅面积已达到70m2，城镇人均住宅建筑面积从1997年的17.6 m2，提高到2003年的23.67 m2。
住宅正在从满足生存需要向舒适性转变。
随着人们住房条件的改善和生活质量的提高，逐渐形成一种空调新潮流即户式中央空调。
在一些发达国家，户式中央空调早已成为一种家庭消费品。
在美国、欧洲等家庭中，85%以上的家庭在选购空调时会首选户式中央空调，在日本也超过50%。
在我国，户式中央空调正在以其巨大的潜力和应用优势取得突破性发展，并将成为我国21世纪空调产业发展方向之一。
地源热泵技术是一项值得大面积推广的建筑供能技术。
抽取地下水水源热泵，但由于技术限制，全部回灌不易做到，监督实施也比较困难，而且容易造成地下水污染。
住宅土壤源热泵应用研究
住宅土壤源热泵应用研究摘要:本文研究分析了土壤源热泵在住宅项目中的应用,分析在住宅工程中如何选取地源热泵形式,在工程中应注意的问题。
关键词:住宅地源热泵土壤源1 地源热泵及土壤源热泵运行机理1.1 地源热泵地源热泵[1～2]是以大地中的储存的低品位能源为冷热源的一种热泵形式,它充分利用大地浅层地热资源,既可以制冷又可以供热,节能环保,目前在很多地方应用广泛。
在冬天取暖时,流体从水、土壤等介质中收集热量,再通过系统把热量带到室内地源热泵系统,利用水、土壤等的蓄热能,通过水或盐水溶液等中间介质在封闭的地下埋管换热器中循环流动,从而实现与大地的热交换。
其运行机理为:冬季通过热泵将大地中的低品位能量处理后为建筑物内供暖,对冷量进行贮存,留作夏季使用;夏季通过热泵将建筑物的热量传送至大地中,从而实现建筑物致冷,对热量进行贮存,留作冬天采暖。
1.2 土壤源热泵和地下水源热泵和地表水源热泵相比,土壤源热泵系统更为环保,基本不受环境、气候、水质以及地下水位的影响,较适宜在城市中应用。
土壤源热泵系统地下热交换器的布置形式主要有垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三种。
垂直埋管换热器采用较多,其连接形式为U形方式,其埋管深度一般有30m内(浅层),30～100m(中层)和100m以上(深层)。
2 土壤源热泵在住宅中的应用2.1 土壤源热泵的适用性土壤源热泵埋管所需的地面面积要远远小于水平埋管方式,但埋管时需要向地下打井,初投资较高。
尽管竖直埋管的方式可以减小埋管所需的地面面积,但由于管内循环液与土壤之间的换热系数较小,因此需要较多的埋管数量以增大换热面积,竖直埋管也需要相当多的地面面积,难以获得足够的土壤换热器施工面积是土壤源热泵主要的限制因素,所以,这种系统适合于建筑密度及容积率比较低的建筑,如住宅和别墅。
2.2 土壤源热泵在住宅中的一机多用对于住宅,土壤源热泵不仅可以实现供暖和制冷,还可以供应生活热水,做到一机多用。
土壤源热泵由于冬夏季冷热负荷不同,会产生排热量和取热量差异,长期运行会导致土壤的热不平衡,从而影响热泵系统效率,并对生态环境也会产生一定影响。
别墅地源热泵实用性分析
湖南别墅地源热泵的实用性分析2012年，湖南地源热泵如火如荼的大肆展开了，别墅也不例外，全球最高舒度的要求，地源热泵已成为高品质生活的象征。
而对于地源热泵在家居生活的实用性，各界人士看法各不相同，特咨询湖南宏健庞丽，根据目前湖南范围，以长沙为主的地源热泵使用情况作了“利与弊”的实用性分析。
利：一、地源热泵通过水作为冷热载体，借助地埋管换热器及管中的循环水与地层岩土的热交换而到达制冷和供暖的效果。
“一机三用”，可实现制冷、采暖和全年供应生活热水，是一套涵盖了中央空调+地暖+生活热水的新型节能系统，完全不同于一般意义上的中央空调，一套系统即可替代传统中央空调加燃气壁挂炉两套系统，其运行费用更是只有常规中央空调的50%，节能50%。
二、地源热泵由于在系统设备中不需要燃烧原料，所以没有CO2、SO X、粉尘等污染物的排放，属绿色环保型空调系统。
当下不可再生能源如天燃气紧缺情况，地源热泵当然不可阻档的应运而生了，对于自建别墅，根本接不了天然气的情况下，地源热泵完全弥补这一缺陷。
三、地源热泵与其它系统的对比分析“弊”地源热泵有居多优点，但也有它的局限性。
一、一次性投资价格高。
地源热泵属于高档次的商品，地源热泵中央空调比一般中央空调档次又要高许多，节能高达百分之五十，但比一般中央空调投资高约百分之四十左右，如果有能力使用中央空调，地源热泵的高投入部分实际上是一种高回报投资；二、因为三合一主机设备，要有380V电压（即三相电），有些楼盘或自建别墅没有三相电，就需要去供电部门申请；三、地源热泵要进行打井埋管，与地下土壤进行换热，打井需要一定的空地面积，别墅通常在房屋周边花园进行施工打井，井距4~5M，也要打几个井进行换热。
四、地源热泵技术含量高，对施工单位要有足够经验，一个整体系统可能因为某部份的差池而前功尽弃，打井施工及室内冷热量需求的平衡的设计，不足则效果不能达到，超出则达不到最佳节能效果而浪费资源等。
五、地源热泵品牌，也是至关重要，市场鱼龙混杂，广告效应也大有存在，从而误导消费者的判断和选择。
某别墅地源热泵空调系统的模拟运行研究
某别墅地源热泵空调系统的模拟运行研究地源热泵空调系统是一种利用地下地热能源进行热量交换的环保节能技术。
它能够充分利用地下地热资源，提供舒适的室内环境，并且对环境的影响较小。
本文将对别墅地源热泵空调系统进行模拟运行研究，探讨其在实际应用中的性能表现和节能效果。
首先，我们需要了解地源热泵空调系统的工作原理。
该系统主要由地热井、地下管道、地源热泵和室内热交换器等组成。
地热井通过深钻进地下深处，利用地下土壤的稳定温度进行热量交换。
地下管道将地热井提取的热量传输到地源热泵中。
地源热泵将地下地热能源转化为室内的热量或制冷量，通过室内热交换器供暖或制冷。
针对别墅地源热泵空调系统的模拟运行研究，我们可以通过软件模拟的方式进行。
首先，需要建立别墅的热负荷模型，包括建筑结构、朝向、窗户面积和材料等。
然后，需要收集该别墅的用能数据，包括每个房间的热负荷需求、室内温度和湿度等。
接着，根据地源热泵空调系统的设计参数，包括地热井的深度和管道的长度等，利用软件进行模拟计算。
在模拟运行研究中，我们可以分析以下几个方面：1.能耗分析：通过模拟计算别墅地源热泵空调系统的能耗情况，比较其与传统空调系统的能耗差异。
通过分析能耗差异，评估地源热泵空调系统的节能性能。
2.室内热舒适度：通过模拟计算室内温度和湿度的变化，评估地源热泵空调系统在不同季节和天气条件下的热舒适性能。
比较室内热舒适度与传统空调系统的差异，找出可能存在的问题并提出改进建议。
3.经济性分析：通过模拟计算地源热泵空调系统的投资成本和运行成本，评估其在经济上是否可行。
比较地源热泵空调系统与传统空调系统的经济性指标，如回收期和净现值等，得出对该系统在实际应用中的经济价值的评估。
4.环境影响分析：通过模拟计算地源热泵空调系统的环境影响，包括二氧化碳排放量、能源消耗和水资源利用等。
与传统空调系统进行比较，评估地源热泵空调系统对环境的影响程度，并提出改进建议。
通过以上模拟运行研究，我们可以更全面地了解别墅地源热泵空调系统的性能表现和节能效果。
浅谈别墅区地源热泵技术的应用
浅谈别墅区地源热泵技术的应用地源热泵是利用地表浅层水源（地下水、江、河、湖、海）土壤吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能，采用热泵原理，通过少量的电能输出，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。
地源热泵可实现制冷和采暖，地源热泵可代替采暖锅炉加空调两套系统，比普通空调和采暖系统要节能50%，而且不会对环境造成污染。
1 地源热泵技术原理地源热泵原理图1.1 地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。
地表浅层地热资源可以称之为地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。
地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。
它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。
这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。
1.2 地源热泵机组是选用环保制冷剂作为冷媒（如：R407c等），通过少量的电能，根据需要提供冷热源。
地源热泵采用闭式系统换热，对周围环境无污染排放，不需使用冷却塔，没有外挂机，不向周围环境排热，没有热岛效应，不抽取地下水，不破坏地下水资源。
2 地源热泵在别墅区的应用2.1特点别墅区使用地源热泵为用户提供冷热源，可以使每个用户系统独立控制，独立设计，节能降耗，互不干扰，使用方便。
每个用户可以根据不同使用及装修要求对地源热泵系统进行选型，对末端供暖（供冷）设备和室外换热竖井进行合理布置。
地源热泵系统本身应用水作为载冷剂，既降低初期投资费用，也方便使用、维护和维修，还清洁无污染。
2.2 地源热泵系统室外换热井的选用根据不同地区的室外特点选择室外换热井的各个技术参数。
以天津滨海新区芦花庄园别墅区B2户型为例，该户型设计参数为：冬季热负荷1.29kw，夏季冷负荷1.65kw，根据测试井对所采用的双Ude32PE管每米换热能力（吸热能力39.2 W/M，散热能力58W/M）进行综合计算，按照每户可以打4口井计算（根据周围环境的条件不同选择打井的口数，井与井间的距离一般在3~5米左右，本工程选择井间距5米），每口双U换热井达到82米就可以满足使用要求。
土壤源热泵系统长期运行特性试验分析
土壤源热泵系统长期运行特性试验分析高原原;高留花;赵军【摘要】对一个已运行了8年的3 715 m2热泵系统,进行了系统运行特性的长期测试试验.结果表明,在冷热负荷不同,不考虑土壤总的吸排热量的不平衡的情况下,会导致土壤源热泵运行不稳定.针对热负荷小于冷负荷的情况,增加冷却塔来平衡地下热堆积,并对之后土壤温度的恢复情况进行试验观察,使该土壤源热泵能够更长期稳定运行,并保持一定的节能水平.试验结果对当前土壤源热泵系统的优化设计、系统监测、标准制定具有一定的指导意义.%A long-term test to the heat pump system has been conducted for its operating characteristics, which has been running 8 years. The results show that the difference in the cooling and heating load, regardless of the soil total heat imbalance will lead to unstable GSHP operation. For the heat load is less than the cooling load, it can balance underground heat accumulation by increasing the cooling tower. Later we observe soil temperature recovery so that the ground source heat pump can be more long-term stable operation, and maintain a certain energy level. The results on the current GSHPS' optimization design and of setting standards have a certain significance and guidance.【期刊名称】《华北电力大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(039)001【总页数】4页(P105-108)【关键词】土壤源热泵;长期运行特性;动态监测;试验分析【作者】高原原;高留花;赵军【作者单位】天津大学机械学院,天津300072;天津大学机械学院,天津300072;天津大学机械学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TK5290 引言浅层地热能资源开发利用有多种方式，其中土壤源热泵是最主要的方式之一。
某别墅土壤源热泵系统冬季运行性能检测与节能分析
ｗｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｕｐ ｔ ｏ ３ ．１ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｅ ｎｅ ｒ ｇ ｙ — ｓ ａ ｖ ｉ ｎｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｉ ｓ ｕｐ ｔ ｏ ２ ２ ． ３ ． ＫＥＹ Ｗ ＯＲＤＳ ｇｒ ｏ ｕｎ ｄ — ｓ ｏｕ ｒ ｃ ｅ ｈｅ ａ ｔ ｐｕ ｍ ｐ； ｅ ｎｅ ｒ ｇｙ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｒ ｅ ｎ ｅ ｗａ ｂ ｌ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇｙ
宅， 建筑 节 能 示 范 工 程 为 低 密 度 住 宅 部 分 （ 见 图
１ ） ， 示范 面 积 ８ ９ ９ ５ ５ ｍ 。低 密度 住 宅 （ 别墅 群 ） 采 用 高效 的 围护 结 构 和 节 能 技 术 ， 利 用 土 壤 源 热 泵 系统 （ 见图 ２ ） 对住 宅进 行供冷 ／ 供热 。 １ ． ２ 系统负 荷计算 在 该 示 范 项 目的 可 行 性 研 究 报告 中 ， 利 用 建
地源 热 泵技 术 作 为可 再 生 能 源利 用技 术 ， 在 我 国发 展 日益 迅 速 ， 并 得 到 了 国家 的 大 力 支 持 。 ２ ０ ０ ６年 ， 国家 财 政部 与 住房 和 城 乡建 设部 启 动可 再 生能 源 建筑 应 用 示 范 项 目， 《 可 再 生 能 源 建 筑 应用 专 项 资金 管 理 暂 行 办 法 》 规定， 示 范 项 目完 成后 ， 城市 的建设 行 政 主管 部 门会 同 财政 部 门 委 托 国家可 再 生 能 源 建 筑 应 用 检 测 机 构 对 示 范 工 程 项 目进 行 检 测 。合 肥 市 ， 土 壤 源 热 泵 等 可再 生 能 源
土壤热源热泵
土壤热源热泵
土壤热源热泵是一种利用地下土壤中的热量作为热源或冷源来进行能量转换的设备。
它通过高效热泵机组，将地下土壤中的低位热能提取出来，为建筑物供热或供冷。
土壤热源热泵的原理是利用土壤的蓄热性能和温度相对稳定的特性。
在冬季，热泵从地下土壤中吸收热量，通过循环系统将热量传递给建筑物内部的采暖系统，为建筑物供暖；在夏季，热泵将建筑物的热量吸收后排放到地下土壤中，利用土壤的蓄冷性能为建筑物降温。
土壤热源热泵的优点包括：
1.利用地下土壤的稳定温度特性，使得供暖和供冷的效果更加稳定可靠。
2.相对于传统空调系统，土壤热源热泵的能效比更高，运行费用更低。
3.土壤热源热泵技术环保，不产生任何有害物质，对环境无污染。
4.土壤热源热泵系统结构简单，安装方便，维护成本低。
然而，土壤热源热泵也存在一些局限性，例如在寒冷或炎热的极端气候条件下，地下土壤的温度可能会影响到热泵的效率。
此外，土壤的热传导效率也会受到土壤性质、地下水位等因素的影响。
因此，在实际应用中，需要根据当地的气候条件和土壤特性进行合理的系统设计和优化。
总的来说，土壤热源热泵是一种高效、环保、经济的供暖和供冷技术，尤其适用于那些需要大量供暖和供冷的建筑物，例如住宅、办公楼、工厂等。
土壤源热泵
土壤源热泵
土壤源热泵是一种利用土壤中的地热能源进行空调供暖的环保节能技术。
该技
术利用地下恒定的温度对建筑室内温度进行调节，同时减少对传统能源的依赖，具有很高的可持续性和环保性。
原理介绍
土壤源热泵的核心原理是利用地下土壤温度比较稳定的特点，通过地下排热管
和回热管在建筑物内外形成热交换系统。
在冬季，土壤源热泵从地下获取地热能源，将热量传递至建筑物内部供暖；而在夏季，热泵则将建筑内部的热量通过地下排热管散热到地下，实现空调效果。
优势
1.节能环保：相比传统空调供暖方式，土壤源热泵能够大幅减少对化
石能源的需求，降低碳排放，减少环境污染。
2.稳定性强：由于地下温度变化相对缓慢，土壤源热泵在运行过程中
温度波动较小，保持室内舒适稳定。
3.运行成本低：尽管土壤源热泵的初始投资较高，但长期运行成本较
低，节能效果明显，可在一定时间内收回成本。
应用范围
土壤源热泵适用于各种建筑类型，包括住宅、商业建筑、办公楼等。
尤其对于
位于温带或温暖地区的建筑，土壤源热泵更具优势，效果更加显著。
发展趋势
随着人们对节能环保的重视和可再生能源的推广，土壤源热泵作为一种地热能
利用技术将在未来得到更广泛的应用。
未来，土壤源热泵技术会进一步完善，成本会逐渐下降，应用范围会更加广泛化。
结语
土壤源热泵作为一种绿色节能供暖技术，具有很大的发展潜力。
通过不断创新
和推广应用，土壤源热泵有望成为建筑行业中一种重要的供暖空调方式，为环境保护和可持续发展做出贡献。
土壤源热泵 特点
土壤源热泵特点
土壤源热泵是一种环保节能型的热泵系统，它可以从土壤中吸收低温
热量，然后通过加热压缩来提高温度，以供给房屋采暖、热水和空调。
相比于传统的热水器、空调和采暖系统，土壤源热泵具有许多独特的
特点和优点，如下：
一、环保节能
土壤源热泵利用太阳能的热量，通过空气或水的循环，将热能转移到
室内进行供暖或热水，相较于传统的燃气或电力供暖，这种方式相当
节能且环保，不会像传统采暖方式那样排放二氧化碳、一氧化碳等污
染物质。
二、无需燃料
与传统的热水器或采暖炉驱动方式不同，土壤源热泵无需燃料，只需
要消耗一定的电能就能实现采暖和热水的供应。
其实土壤源热泵也利
用了环境内的热能，所以采暖和热水不会制造额外的费用。
三、平稳安全
由于电力是土壤源热泵的驱动方式，需要保持稳定的电力供应才能保
持系统的正常运行。
但是相较于其他热泵技术，土壤源热泵比其它热
泵稳定得多，能够完美地适应需要空调和供暖的所有环境。
四、长寿命
土壤源热泵操作的期间，几乎无需任何维护，能够非常长时间地持续运行。
虽然高性能的热泵技术对环境的污染降低了，但由于使用非常稳定的热能来源并且减少了材料和能源的消耗，因此操作时间得以延长并适应更加广泛的需求。
总之，土壤源热泵是一种非常优秀的节能环保房屋采暖、热水及空调系统，它有着许多特点和优点，如环保节能、无需燃料、平稳安全，长寿命等。
尤其在未来新能源+智能家居的背景下，该技术将有着广阔的应用场景和市场前景。
别墅土壤源热泵单季使用传热计算
别墅土壤源热泵单季使用传热计算别墅土壤源热泵单季使用传热计算2005年大连小平岛项目—刘秋克工程概况及相关计算要求项目位于大连小平岛内，单体别墅建筑面积为250M2，夏季要求空调制冷不高于25℃；冬季要求空调供热不低于20℃。
别墅空调冷(热)源来源要求采用地下土壤源，计算单体别墅地源热泵空调配置参数。
考虑到单体别墅业主有在冬季度假期内使用空调供热的可能性，在无夏季空调制冷对地下土壤进行蓄能的条件下，计算单体别墅周边土壤传热能否满足冬季空调供热要求？大连小平岛地处丘陵地带，基岩埋藏较浅约五米左右。
第一节、别墅空调负荷确定第二节、冷(热)源配置计算1、地源热泵地下水平及周边岩土传热计算2、地下岩土体积含热计算3、地下土壤源换热器参数值4、地下岩土热井热物性能力试验第一节、别墅空调负荷确定1、依据别墅建筑平面图(略)2、依据采暖通风与空调设计规范(略)3、地源热泵空调负荷参数计算第二节、冷(热)源配置计算1、地下水平及周边岩土传热计算单体别墅建筑面积为250M2，平均占地面积为600 M2，依据第一节表1、表2、表3、表4地源热泵空调配置参数计算，冬季空调供热负荷总计为124416KW；地源热交换器埋深60米；地质条件为板岩。
依据国外近百年来对地源热源的研究实验，在浙江永康市郑泰集团地源热泵空调水平埋管热交换器的测试，土壤能源密度约20～40W/m2，一般可取25 W/m2。
地源热泵技术是利用土壤(岩土)有一定蓄能、释能的作用，作为热泵空调的有效冷(热)源，当大面积采用地源热泵空调时需要计算蓄能、释能及地下岩土热源补给的平衡，稳定地下温度场在设计范围内波动。
1) 地下岩土水平方向年传热计算小平岛单体别墅建筑红线范围内平均边长L=B为24.5米，有效用地面积较大有足够热源补给，在无夏季空调制冷对地下土壤进行蓄能的条件下，是否满足别墅冬季空调供热要求。
①地下岩土水平方向年传热计算Q A = F X·ρ·h·d式中：F X= L·B(M2) ρ= 25(W/m2) h = 24(小时) d = 365(天)Q X1 = 600×25×24×365 = 131400000W (131400KW)②空调年需要提取低位热能计算依据单体别墅制冷/供热逐月负荷估算值表3Q X2= Q1·h·n 式中：Q1= 5184(别墅逐月逐时负荷) h = 24(小时) n = 0.86 (电功率热能)Q X2= 5184×24×0.86= 106997KW结论：地下岩土水平方向年传热131400KW，空调年耗热106997KW，完全满足要求。
别墅地源热泵安装和运行效果紧密相关
别墅地源热泵安装和运行效果紧密相关
别墅地源热泵空调是当前流行的家用空调制冷供暖设备，兼具时尚和舒适实用，传统的空调占比建筑耗能非常高，而地源热泵提取地下能源，只用电能辅助运行，大大的降低了电能的消耗。
别墅用地源热泵安装应该注意哪些问题呢？
由于地源热泵空调系统属于工程安装的形式，在运行管理中，需要严格按照相关的技术规范执行，合理确定设计负荷，从而合理设计地源热泵地下换热埋管，做到整个系统的节能高效。
地源热泵效果与设计方案和工程建设都有很大关系。
好的设计方案需要施工单位执行，尽量按照设计要求，既能够保证预算，又能够保证效果满足预想。
别墅地源热泵系统可以与其他能源系统组合为多能源集成，这种组合可以zui大的做到资源合理利用，凸显出新技术所具有的技术性和经济型。
住宅土壤源热泵应用研究
住宅土壤源热泵应用研究住宅土壤源热泵的工作原理是通过埋设在地下的热交换器，将土壤中的热能转移到室内。
当供暖季节，热泵通过热交换器从地下吸收土壤中的热能，然后通过压缩和膨胀等工艺，将低温热能转变为高温热能，供暖室内。
当制冷季节，热泵则反过来将室内的热能排放到土壤中，实现制冷效果。
住宅土壤源热泵的优点之一是能源利用效率高。
由于地下的土壤温度相对较稳定，住宅土壤源热泵系统能够在较低的热能输入下提供室内的热能需求。
与传统的供暖和制冷系统相比，住宅土壤源热泵的能源利用效率可以达到两倍以上。
这意味着用户可以在较低的能源消耗下享受到舒适的室内环境。
此外，住宅土壤源热泵的环境影响也低。
传统的供暖和制冷系统通常使用燃煤或燃气等化石燃料，这样会产生大量的废气和污染物排放。
而住宅土壤源热泵则利用地下的热能，无需燃烧化石燃料，减少了二氧化碳等温室气体的排放，对环境的污染程度较低。
同时，该系统的噪音也较低，不会对周边环境和居民的生活产生干扰。
然而，住宅土壤源热泵也存在一些挑战和限制。
首先，该系统需要较大的土地面积来埋设热交换器以吸收地下的热能。
这对于城市中的高密度住宅区来说可能是一个挑战。
其次，由于地下土壤的热能传导效率较低，住宅土壤源热泵的热能输出量也受到一定的限制。
这意味着在寒冷的冬季，系统可能无法满足用户对热能的需求。
在未来的研究中，需要进一步探索如何提高住宅土壤源热泵的能源利用效率和性能稳定性。
一方面，可以通过改进热泵系统的设计和控制策略来优化能量转换效率。
另一方面，可以研究如何利用其他可再生能源，如太阳能和风能等，与住宅土壤源热泵相结合，从而提高系统的整体性能。
综上所述，住宅土壤源热泵是一种具有广阔应用前景的能源技术。
在实现低能耗、环保和舒适居住环境方面具有独特的优势。
未来的研究需要进一步探索系统的优化和整合可再生能源的方法，以推动住宅土壤源热泵技术的发展。
浅析土壤源热泵的性能及其发展应用
科 技
浅析土壤源热 泵硇性 鹾及其 发展应用
西安 工程 大学环境 与 化 学工程 学院 李 婷 强 天伟 蒋 恩泽
［ 摘 要］ 本文主要介绍 了土壤 源热 泵系统 的发展现 状， 其构成、 分类及 特点 ， 同时分析 了土壤源热泵性能的影 向因素及其具体应用。 ［ 键词 ］ 关 土壤 源 热 泵 影 响 因素 特 点 节 能
Ｏ 引 言 、
地 源热泵 由于其高效 、 能 、 节 环保 的特点 ， 近年来 日 益受 到人们 的 重视， 尤其是 在资源 日益短缺 、 源价格 日益 上涨的今天 ， 能 节能环保 成 了当前 的主要话题 。系统通过地 源热泵将环境 中的热能提取 出来对 建 筑物供 暖或者将建筑物 中的热能释放 到环 境中去而实现对建筑物 的制 冷， 夏季可 以将 富余 的热 能存于地层 中以备冬用 ； 同样 ， 季可 以将 富 冬 余 的冷能贮存 于地层 以备夏用 。这样 ， 通过 利用地层 自身的特点实 现 对 建筑物 、 环境的能量 交换 。该技 术可 以充 分发挥浅层 地表的储能储 热 作用 ， 达到环 保 、 能双重 功效 ， 节 而被誉 为“ ｌ 纪最有效 的空调 技 ２世
土壤源热泵工作原理及技术特点
土壤源热泵工作原理及技术特点土壤源热泵与其它能源设备不同，土壤源热泵工作原理不复杂，土壤源热泵主要是利用地热资源，将埋在地下的热量通过热量提升装置实现转化，通过消耗少部分电能换取高于几倍电能的高位能量，从而降低能耗，减少使用费，这就是为什么土壤源热泵如此节能的原因。
土壤源热泵工作原理热泵实质上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分电能，从环境介质中提取几倍于输入电能的能量，提高温位进行利用，这也是热泵节能的原因。
具体的说土壤热泵是以大地为热源对建筑进行空调的技术，冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位对建筑供暖，同时储存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑进行降温，同时储存热量，以备冬用，大地在整个循环中起到了蓄热器的作用。
土壤源热泵主要利用地热资源实现高位能源转移，地热资源包括很多种，土壤源热泵主要利用了大地表面地热资源以及地下水地热资源。
土壤源热泵形式分类1、大地表面(地下3米以上水平埋管)。
水平埋管占地面积大，土方开挖量大，而且地下换热器受地表气候的影响，效率较低，可靠性差。
2、地下水。
地下水的应用因其存在不可避免的污染问题而在我国受到严格的限制，且易抽难灌，因此其推广势难持久。
土壤源热泵技术特点非常明显，和传统中央空调及其它能源设备相比，土壤源热泵更节能舒适、环保先进，是绿色建筑节能技术的典范。
土壤源热泵技术特点：卫生、健康、舒适强制供冷供热，室内温度分布均匀，温差小，无温度死角，是国际上公认使室内舒适程度最高的空调末端系统。
土壤源热泵技术特点：环保机组噪声小，无污染物排放，节能，氟利昂用量少，对建筑外立面无损坏，不影响美观。
土壤源热泵技术特点：节能，运行费用低在更合适的情况下，夏季可提高室内平均温度，冬季可降低室内温度，通过降低室内外温差来减少空调负荷。
土壤源热泵技术特点：节省空间空调系统占用室内净空高度很小，无较低的复式吊顶，房间空间感好。
土壤源热泵技术特点：技术先进土壤热泵，智能控制都是当今空调领域很先进的技术。
土壤源热泵空调系统的节能特性
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟土壤源热泵空调系统的节能特性其他热泵系统诸如风冷热泵系统在运行时都会遇到一个同样的尴尬问题,就是当我们最需要它们的时候,它们总是处在效率最低的时候。
因为它们冬天运行时需要从室外空气(水) 吸热,夏天运行时需要放热给室外空气(水) 。
由热力学第二定律可知两种介质之间的传热量是由这两种介质的温差决定的,冬天室外温度越低,热泵的冷媒和空气(水) 间的温差越小,吸热量越小,供热情况则越差。
同时, 由于室内外温差较大,大量的热量从围护结构的缝隙中自室内泄漏至室外,要维持恒温,就需要同等的热量来补充这部分泄漏的热量。
而此时的供热情况又不理想, 无法提供同等的热量,因此出现了前述的尴尬问题,夏天则亦然。
为了解决这个问题,冬天需要提供电加热器作为辅助供热设施,从而使整个供热系统的效率下降,耗费大量的能源。
风冷热泵机组的制冷量和能效比都是以室外温度为自变量的函数,因此风冷热泵机组的铭牌工况往往和实际使用时的工况有一定差距。
以某一额定冷量为98kW 的风冷热泵为例,生产厂家给出的季节能效比(SEER ) 为2.5, 但是在国家标准规定的额定条件下测试结果(SEER) 却为2.2 。
当室外温度上升至37 ℃,风冷热泵的能效比下降到1.95 ,表示效率减少了11%; 当室外温度上升至42℃时, 风冷热泵的能效比下降到1.6, 表示效率减少了27%, 这意味着需要增加27% 的电能才能达到相同的制冷效果。
土壤源热泵机组的性能是不随室外温度和湿度的改变而改变的,因为土壤的温度全年变化很小,土壤源热泵系统在夏季和冬季的能效比变化也很小。
一个98kW 的土壤源热泵机组在制冷模式下,进水温度为12 ℃时的能效比大约是3.6 。
随着室外温度的变化,土壤源热泵机组和风冷热泵机的能效比如表1 所。
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1前言地源热泵技术作为一种具有节能和环保潜在优势的空调系统技术,在建筑节能领域受到热切关注。
由于地下一定深处的土壤温度全年可保持相对稳定,因此,地源热泵与空气源热泵相比,可以获得较高的能效比[1]。
有关地源热泵运行特性研究,国内已经有很多的文献报道[2]-[4],但由于地区差异性难以形成具有普遍指导意义的成果。
同时,有一些实验研究结果与实际应用效果偏离。
本文以上海地区低密度住宅为研究对象,对土壤源热泵夏季运行特性进行实测研究,客观的把握该类住宅的实际需求和土壤源热泵的运行规律,提出合理的运行模式。
2系统实测概要1)实测对象概况实测对象住宅位于上海西郊某别墅区,建筑外观如图1所示,其中地下一层地上三层,总建筑面积【作者简介】潘希存(1983—),同济大学在读硕士研究生,研究方向:建筑节能摘要:将土壤源热泵应用于上海地区某别墅住宅,并设计了土壤换热器旁通直供回路。
通过对不同运行模式的连续实测研究,探讨了低密度住宅土壤源热泵夏季运行的特性,并对系统全年能耗进行模拟分析,提出了优化控制策略。
关键字:土壤源热泵;运行特性;实测;别墅住宅S tudy on GS HP P e rforma nce ba s ed on Fie ld Mea s ure ment for hous eBy PanxicunTanhongweiAbstra ct:Adopts the GSHP(Ground Source Heat Pump)system for a DetachedHouse located in Shanghai,and desig ns a by-pass from the ground heat exchanger to supply cooling water directly for air conditioning of house.The paper discusses the GSHP system performance on different operation mode based on f ield measurement in summer,uses“Energy plus ”soft to simulate the annual energy consumption,then comes toconclude of optimization operating tactic.Ke ywords :GSHP;Performance;Field Measurement;Detached H ouse别墅住宅土壤源热泵运行特性探讨同济大学潘希存谭洪卫300m 2,其中空调面积约200m 2。
2)热泵系统简介该系统建成于2007年6月,所选用机组名义制冷量30.5kW ,输入功率5.5kW ;名义制热量46.9kW ,输入功率7.8kW 。
冬季采用低温水地板辐射供暖,夏季采用风机盘管加独立新风(进风与排风间设置全热交换)系统。
系统(见图2)考虑过渡季节直接利用土壤换热器循环水供冷,设计了旁通回路,利用电动三通阀连通室内外的供回水管实现直供运行模式。
3测试结果及分析1)全年能耗模拟结果土壤源热泵相比空气源热泵节能性较佳。
为量化节能效果,首先对实测住宅建筑采用Energy plus 分别对该住宅进行土壤源热泵和空气源热泵的全年能耗对比模拟,得到各月份能耗比较如图3。
结果显示,采用土壤源热泵比空气源热泵系统全年可节约能耗38%。
其节能潜力在冬季更为明显,其原因之一在于住宅建筑的使用特点,一般昼间大都无人在室,夏季运行时段避开了午后高温环境;因而与空气源热泵相比优势未得到充分体现。
而冬季运行时段正好为空气源热泵不利的夜间时段,冬季节能效果显著。
在过渡季节某些时段可采用土壤侧循环水直接供给室内风机盘管(即停开热泵机组,只消耗一台循环水泵的电能),也能满足室内舒适性要求。
2)热泵主机连续运行测试结果及分析2007年7月19至20日开启主机连续运行,室内13台风机盘管全部开启。
测试结果如图4~图7所图例1热泵机组2土壤侧循环水泵3空调侧循环水泵4电动三通阀5逆止阀图1住宅外观图图2土壤源热泵系统示意图图3空气源/土壤源热泵全年能耗模拟比较图4土壤源侧供回水温度变化图示由图4可以看出,连续运行模式下土壤源侧循环水(冷却水)供回水温度在起始阶段上升较快,经过一段时间运行之后缓慢上升,经过连续运行25个多小时之后其供回水温度分别达到33.7℃和38.1℃,相比于空气源热泵,连续运行未能提供更为有利的冷却水。
图5显示空调侧循环水(冷冻水)的供回水温度变化图,由于室内风机盘管为全开,室内负荷偏大,导致供水温度偏高(15-18℃)。
对于设计工况下7/ 12℃供回水温度的风机盘管来说偏离较大,处于不利运行工况。
在实测中通过调整室内负荷进行了探讨。
即风机盘管开启数分别为3、5、6、9、11台时,其供水最低温度分别达到4.5℃、6.3℃、7.3℃、10.0℃、14.3℃。
对于本实际工程,室内风机盘管开启数量低于9个时系统处于有利工况。
有关负荷和流量的匹配问题还有待于进一步的研究。
连续运行会造成地下温度的持续升高,而与土壤换热器性能紧密相关的是与管壁连接处的土壤温度。
该处温度随运行时间的变化呈指数规律(图6)。
图7所示,土壤源热泵系统COP基本维持在3.5以上,相比于普通空气源热泵具有较佳的能效比,且随着室内负荷的增大而上升。
但由上述分析可知,连续运行并不是该系统的最佳运行模式。
下面主要就夏季工况探讨间歇运行下土壤源热泵系统的运行特性。
3)间歇运行测试结果及分析该工况对空调侧供水温度实施自动控制,当供水温度低于8℃时自动停止主机运行,而在高于18℃时自动开启主机。
现取2007年8月7日凌晨2:00-4:00时段为分析对象。
其测试结果如下图8和图9所示。
图5空调侧供回水温度变化图图6管壁连接处土壤温度变化图图7连续运行系统COP变化图图8夜间时段空调侧供回水温度变化图9夜间间歇运行时C OP变化曲线由图中看出,空调侧供水温度变化幅度在8℃和18℃之间,间歇运行使得机组在减少电耗的同时,能够让地下温度得到短暂的恢复。
对同一时间管壁处的地下温度监测,其温度在22.5℃-23.3℃之间变化;而由图6可知,在连续运行两个小时后,该处温度已经上升到27℃。
间歇运行可以提供更为优越的冷热源,可以提高系统的能效比。
从图9可以看出该时段的能效比COP值较高,该时间段平均COP为4.8,远远高于连续运行工况。
4)地源侧循环水(冷却水)直供(1)直供测试结果及分析该工况运行时,不开启冷水机组,只开启单台水泵(冷却水泵),通过旁通实现地源侧循环水直接向室内供冷。
在过渡季节中一定的外部气候条件及空调部分负荷条件下,即可满足舒适性要求又可节省大量的热泵能耗。
图10为2007年7月8日-9日直供模式下室内外的温度关系图,由图可以看出,当室外温度在30℃以下时,该运行模式下室内温度可以降至26℃以下,能够满足室内温度要求。
即使当室外温度高达36℃时,室内也能维持27.7℃以下的温度。
(2)过渡季节模拟分析实施实测的同时,也应用Energy plus软件模拟了6月份该别墅采用直供模式运行的结果(图11)。
其中红线为无空调时的室内自然室温,蓝线为直供模式下室内温度。
由图可以看出,该月份在直供模式下室内温度绝大部分时间处于26℃以下,只有少数几天室内温度超过了该限值。
通过能耗比较分析得知,过度季节采用直供模式运行可以比开启主机运行具有巨大的节能潜力,能耗比开主机运行降低72%。
(3)直供除湿能力分析研究对象住宅地处夏热冬冷地区,夏季特点为高温高湿,为保证室内人体的舒适性,除室内温度外,还需控制室内湿度。
由于直供模式下,供水温度比空调模式供水温度高,除湿能力小甚至可能失去除湿能力。
因此在设计和使用过程中还需要考虑系统的除湿能力。
图12为2007年7月17-19日直供模式下供水温度实测值和来自上海地区气象数据资料[5]中空气露点温度的对比,比较分析供水温度和室内空气露点可以看出,测试期间虽然直供水温度达到24℃左右,但还是略低于此时的空气露点温度,说明直供模式也具备一定的除湿能力。
4总结及展望1)根据实测,上海地区土壤源热泵系统埋管换图10直供模式室内外温度关系图图11直供模式室内温度对比图(模拟)图12直供模式供水温度和空气露点温度的比较热器安装处(本研究测点为地下63m 深处)全年温度稳定在19.5℃左右,可以为土壤源热泵空调系统提供相对优质的热源和热汇。
2)土壤源热泵相比于空气源热泵,在应用于上海地区低密度住宅时全年可以节能约38%。
由此,土壤源热泵在上海地区低密度住宅中有一定的应用前景,其节能潜力较大。
3)土壤源热泵在夏季连续运行可导致冷却水温度偏高,连续运行25个多小时之后其供回水温度分别达到33.7℃和38.1℃,将降低系统效率和能力。
采用间歇运行比连续运行具有更加优越的运行性能,CO P 平均可达4.8。
4)在过渡季节或者外界温度与室内设计温度相差不大的时段采用地源水直供的模式,具备一定的降温除湿效果,可实现过渡季节低能耗运行。
参考文献[1]Bose J E.Advances in g round source heat pump systems an international overview [A].7th InternationalEnerg yAgencyHeatPumpConf erence[C].Beijing :2002.313-324[2]于立强,张开黎,李芃.垂直埋管地源热泵系统的实验研究[A].全国暖通空调制冷学术年会学术文集[C].北京:2000.144-152.[3]刘猛,何雪冰,刘宪英.某住宅地源热泵系统夏季运行测试研究[J].暖通空调,2005(1),117-121.[4]孙建平,王景刚,张子平.地源热泵系统运行特性的分析[J].华北电力大学学报,2004(9).[5]/buildings/y 1前言分布式能源系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户附近,操作灵活方便、运行成本低、并可实现无人值守等特点,因此在发达国家已获得了广泛应用。
天然气分布式供能系统通过对清洁能源———天然气的梯级利用,获得了高效的能源综合利用率,从而降低了能源系统的运营成本,同时提高了对周边环境的环保特性。
近几年在国家产业政策鼓励下,国内部分企业和集团已开始尝试应用这一技术,但据了解,我国的分布式能源项目主要集中在上海、北京两地,目前真正获得成功并正式投入长期应用的范例非常少。
本文通过对上海华夏宾馆天然气分布式能源系统的成功应用案例来分析该技术的工艺特点以及运行方式等相关问题,希望借此促进我国热电联供分布式能源系统能够在各领域获得更广泛的发展。