无锡某科技住宅项目地源热泵土壤热平衡分析

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无锡某商业建筑土壤源热泵空调系统设计

３ＷｕｉｕｃｐｌｍｉｉｔａｉｎＤｅｉｎＩｓｉｔｘｎｉｉａＭＡｄｎｓｒｔｏｓｇｎｔｔｅｕ
ＡｂｔａｔＴｉｗｏｋｐｏｉｅｅｉｎｔａｏｉｅｒｕｄｓｕｃｅｔｕｓｌｓｔｒｈｌｒｎｔ（ｏｌｇｏｌ）ｓｒｃ：ｈｓｒｒｖｄｓｄｓｔｍｂｎｓｏｎｏｒｅｈａｍｐｕｅｉｅｉｃｏｉｎｙａｇｈｃｇｐｐｗａｃｌｕｎ
泵系统技术规程｝ＤＪ２Ｔ８— ０９中５３（Ｇ３／Ｉ９２０）．５也规定．
：
“ 埋管换热管系统全年取热量和释热量相差大于地
ｌ％时，应增设辅助热源或冷却塔等满足建筑空调与０
供热需求 ” 。两个条文为商场这种冷负荷远大于热负荷的情况采用地源热泵系统明确了设计思路：采用地源热泵主机与单冷主机搭配使用，以冬季负荷为计并
ｆｏｒａＣｏｍｍｅｒａｌＢｕｉｄｉｎＷｕｃｉｌｎｇｉｘｉ
ＳＡｈｉｚｏｇ，Ｓ — ｈｎＹＡＮＧ — ｉｇ，Ｚｉｂｎ２ＴＡＮＧ・ｅＬｉｍｉ１ＷｕａｔｌｗｔｖｓｍｅｔＸｉＣｏｓａＮｅＣｉＩｅｔｎ，ｄｙｎＣｏ．Ｌｔ．
第３１卷第４期
２１０２年８月
建筑热能通风空调
ＢｕｌｉｇＥｅｇｉｎｎｒｙ＆Ｅｎｉｎｎｄｖｒｍｅｔｏ
Ｖｏ３ｌＮｏ４ｌ．Ａｕｇ２２．０－９１．０１９
文章编号：０３０４（０）４９．１０．３４２１０ —０３２

无锡市地源热泵空调工程实际应用

无锡市地源热泵空调工程实际应用【摘要】随着社会科技水平的发展，人们的生活水平的不断提高，人们对环境保护的意识越来越强，地源热泵空调技术随着国家部门的推广，人们对此技术的应用开始关注，但如何应用，如何选型都还不太了解，本文通过介绍北塘文教中心地源热泵工程实例，让人们加强对地源热泵空调认识。

【关键词】地源热泵；地埋管；空调0.引言地源热泵系统也称地耦合系统或土壤源地源热泵系统，GB50366-2005（地源热泵系统工程技术规范）定义为地埋管地源热泵系统。

该系统的工作原理：系统采用闭式方式，通过中间介质（通常为水或者是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，进行空调系统与外界土壤之恒定冷热交换。

室内部分以一台或多台整体直接送风、冷媒水加风机盘管等多种形式通过水系统形成水网环路。

由于合理利用了清洁可再生能源，符合人类利用能源的产业策略，并有效提供高效、稳定的能源利用，尤其是在采暖模式优势更为明显；该形式在北美及欧洲被普遍采用，并受当地政府积极推广支持；该空调形式有着无可比拟的优势，随着我国国民经济飞速发展，国内市场也迅速扩大，这为地埋管地源热泵系统的发展提供了很好的机遇；本文以无锡市北塘文教中心地源热泵项目为例，详细介绍了地源热泵在无锡地区的实体应用情况。

1.工程概况该项目以餐饮、娱乐、教育、办公为一体的综合性建筑，总建筑面积85000m2，其中地源热泵空调面积建筑面积为38295m2，其中一层建筑面积为8498m2，二层建筑面积为7788m2，三层建筑面积为8271m2，四层建筑面积为7818m2，五层建筑面积为4118m2，六层建筑面积为1802m2。

2.建筑负荷根据设计图纸要求，此建筑需配备地源热泵空调系统的建筑总热负荷为3500kw，总冷负荷为5200kw。

室内设计参数：3.土壤结构及热物性参数工程土壤性质根据该项目的工程岩土工程勘察报告，土壤在地下0～100米深范围内分为以下几层，见表格：根据本项目可钻孔面积较少，通过热响应测试，土壤平均导热系数 1.6～1.8w/m.k最终选取De25的双U型埋管方式。

地源热泵系统调研报告

地源热泵系统调研报告根据李总指示，设计院相关人员参加调研，实地了解无锡太湖半岛国际广场地源热泵系统，听取了精力能源科技公司(鸿意房产下属公司）谢副总经理和朱助理对该系统技术、安装、运行和投资等方面问题的介绍，同时就我公司新大楼地源热泵系统的前期运作进行了沟通，具体报告如下：一、调研情况1、地源热泵系统技术简介地源热泵是一种利用地下浅层地热资源，既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统，该系统可分为地能换热系统、地源热泵机组、室内空调末端系统三个部分，地源热泵机组的运行靠少量的电力驱动，它的工作原理是通过向机房系统内的热泵机组输入一定电能驱动压缩机做功，使机组中的介质反复蒸发吸热和冷凝放热的物理相变过程，从而将地源系统中的能量提取和传导到用户系统，实现空间上的热量交换和传导转移。

在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于取暖；在夏季，把室内的热量“取”出来，释放到土壤中去，并且常年能保证土壤中能量的均衡。

地源热泵系统虽然初期投资高于其他空调系统，但由于地源属于可再生能源，1KW的驱动电能，能产生4KW的热量，节能大大优于一般空调系统，也优于水源热泵系统，具有环保、节能、运行费用低、维护费用少、一机多用、操控安全、空气品质好的优点。

2、无锡太湖半岛国际广场地源热泵系统介绍由鸿意房产开发的五星级无锡太湖半岛国际广场和酒店，2006年开工，该广场集商铺、办公、餐厅、会议等为一体化多功能国际城，酒店建筑面积59000m2 ,空调面积为45000 m2；商场建筑面积160000 m2,空调面积为60000 m2，采用地源热泵系统进行夏季供冷，冬季供暖。

目前由于酒店未投用，因此酒店部分的地源热泵也未投入使用，商场地源热泵采用两台771KW离心泵机组和两台195KW螺杆泵机组,机组安装在大楼底层，为方便安装和将来更新，在底层设置了吊装通道，国际广场目前投用的是一台离心泵机组，用户反映运行效能和可靠性较高、故障率较低，具有使用寿命长、不受水源限制的优点，目前生产的地源热泵机组使用年限在20年左右。

无锡某科技园温室地源热泵空调系统设计方案

无锡市XX科技园温室地源热泵空调系统设计方案1. 工程概况本项目位于无锡市东部XX区XX科技园内，构筑物南北长120米，东西宽40米，坡顶高度4.8米，天沟高3.9米，四周及顶部均采用4mm单层玻璃做为围护材料，整个玻璃温室由钢结构骨架支撑，总面积4800平方米。

2. 空调冷热源2.1 设计参数室外设计参数夏季：空调室外计算干球温度 35℃冬季：空调室外计算干球温度 -3℃室内设计参数夏季：25～30℃，湿度不控制冬季：8～15℃，湿度不控制2.2 空调设计负荷夏季根据围护结构进行逐项逐时冷负荷计算，选取峰值负荷；冬季耗热量由围护结构耗热量、冷风渗透耗热量及冷风侵入耗热量组成，计算结果如下：夏季：336.5 kW 冬季：442.2 Kw由于夏季室内温度保持在30℃左右，且该温室设有遮阳设施及通风换气设备，对空调温度要求不高；而冬季主要靠地源热泵系统加温，无其它辅助设备，且室温须严格保持在8～15℃。

因此，本设计以冬季供热负荷为计算依据。

2.3 空调冷热源温室供暖系统常用两种形式：热风系统和热水系统。

热风系统一般采用燃油锅炉，将温室内的回风加热后，经暖风机通过塑料薄膜风管送出。

送风管的壁面上有规律地排列了很多小风口，能较均匀的送出热风。

采用塑料薄膜风管的好处是造价低廉，对光照影响不大，但热风温度控制困难。

热水供热系统采用室内布设光管或管道绕翅片做为散热面，与热风系统相比，最大的优点是室内温度场均匀，温度波动小，缺点是当冷风大量渗透时加热较慢。

本工程以垂直地埋管换热器替代锅炉作为冬季空调的热源，并兼做夏季空调的冷却水水源。

室内地源热泵机组均匀吊装在温室内，直接送出热风，去除了常规温室供热系统中的风管或者散热管道。

该系统吸收了热风采暖的优点，又省去了大量的散热管道，室内温度控制均匀。

地源热泵系统中的换热器垂直埋放在温室东侧的绿化带内。

3. 空调系统设计3.1 空调水系统水系统采用两管制，整个温室为一个闭式水系统。

土壤源热泵系统的地埋管热平衡分析

ｌ工程建设与设计
『ｏｓｕｔｎＤｓａｏｒｅＣｎｔｃｏ＆ｅｇＦｒｏｃｒｌｉＰｊｔ
ห้องสมุดไป่ตู้
土壤源热泵系统的地埋管热平衡分析
ＨｅｔＢａａｃａｌｎｅＡｎａｙｉｏｎ－ｏｒｅＨｅｔｕｍｐｌｓｓｉＧｒｕｄｓｕｃａｎＰ
杨红辉
可行的技术；在我国，建设部和一些省市的建筑节能政策中明
确提出要推广使用地源热泵。
对于传统空调，系统的设计主要是空调方案以及空调设备的优化选择，但对于土壤源热泵系统，其原理是将室内的冷
热量排放到大地中，通过季节转换从大地吸热或排热。其中地
ｕ管的换热效果、土壤温度的恢复周期及土壤热平衡问题。
从土壤取、放热量的平衡问题。
２２目前存在的问题．
根据建筑热工规范我国可分为５个区：严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、冬暖地区和温和地区。由于巨大的地夏热
域差异，使得大部分地区的建筑物在一年之中的冷、热负荷相差甚大，进而影响热泵系统。Ｒｔ￣ｒＰ等口的相关研究ｏｔｍａＳ］做
地源热泵在欧美国家已得到普遍应用，已被充分证明是成熟
本文结合北京市 “ 远洋ＬＶＥ高端别墅项目，ＡＩ” 根据地温场实测数据和理论分析，从保证建筑物冷热负荷和土壤热平
衡的要求出发，具体分析垂直地埋管的热力性质和特征。根据项目特定的土壤地质条件，总结出地埋管的间距、ｕ管、单双
下环路系统是最为关键的一个环节，深层土壤一年四季相对

土壤源热泵系统地下热平衡问题分析

32
谢谢大家！
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地下热平衡的解决措施
纠正对土壤源热泵认识——解决地下热平衡的意识问题
正确认识与理解土壤源热泵的实质——以地下土壤作为蓄能体的地下蓄能及再利用系统，应把地下当作蓄能体来使用。
18
系统热平衡的校核计算
系统设计前应对拟建项目进行全年动态负荷计算及至少一年的地下埋管区土壤温度场的数值模拟，掌握全年负荷特征及地下土壤温度的变化趋势，并考虑过渡季及间歇运行时土壤温度恢复情况。在此基础上，以年为时间尺度，以土壤温度复原作为评价基准，来对地下埋管的深度、数量及间距进行优化设计。
6
计算结果
➢ 夏季放热大于冬季吸热情况
夏季放热150d后土壤温度分布/℃
7
运行一年后土壤温度分布/℃
8
运行10年后土壤温度分布/℃
9
中心温度/℃
32
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18
16 0
2
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6
8 10
运行时间/年
埋管区中心温度随运行时间变化
10
➢ 冬季吸热大于夏季放热情况
冬季吸热150d后土壤温度分布/℃
释能结束恢复后
先外后内释能模式土壤温度分布
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（1）从能源有效利用的角度考虑（防止热扩散）外强内弱模式优于内强外弱模式，先内后外模
式优于先外后内模式。（2）从土壤热平衡角度考虑（强化热扩散）
内强外弱模式优于外强内弱模式，先外后内模式优于先内后外模式
29
➢ 埋管区域土壤温度变化的监控
在埋管区土壤关键位置设置温度传感器，及时监控土壤温度的变化，一旦温度超过设定置时，可以开启辅助调峰设备，避免热堆积。

土壤源热泵系统热平衡问题探究

土壤源热泵系统热平衡问题探究I. 引言A. 背景介绍B. 问题陈述C. 目的和意义II. 土壤源热泵系统原理和设计A. 土壤源热泵系统的工作原理B. 土壤介质的选择和设计参数C. 热平衡模型的建立和分析III. 土壤源热泵系统的热平衡问题A. 热平衡的定义和计算方法B. 影响热平衡的因素C. 热平衡的优化方法IV. 土壤源热泵系统的热平衡问题实验研究A. 实验设计和方法B. 实验结果和分析C. 实验结论和启示V. 土壤源热泵系统的未来发展A. 系统优化与升级B. 控制和管理技术的进步C. 可持续发展的方向和挑战VI. 结论A. 主要研究成果总结B. 研究意义和展望C. 工程应用和经济效益分析参考文献第一章引言随着人口的增长和城市化进程的加速，全球能源消耗和环境污染问题已经引起了越来越多的关注。

传统的空调和采暖设备在能源利用和环境保护方面存在诸多问题，给人类社会带来了巨大的负担和挑战。

在这样的背景下，土壤源热泵系统作为一种绿色、节能、环保、可持续开发利用的新型能源技术，受到越来越多的关注和重视。

本文旨在探究土壤源热泵系统的热平衡问题，从而为其进一步发展和应用提供参考。

背景介绍土壤源热泵系统是一种利用地下土壤介质作为热能源的高效节能技术。

它通过地下换热器和热泵机组相结合，将地下土壤的热能贮存转化为供热或制冷的能源，达到节能、减排和保护环境的目的。

土壤源热泵系统具有以下优点：1. 环保：土壤源热泵系统无排放，减少了对环境的污染。

2. 节能：土壤源热泵系统将低温热能转化为高温热能，节约了能源。

3. 稳定：土壤温度变化相对较缓慢，可以提供相对稳定的热源或冷源，满足长期建筑物的供暖或制冷需求。

4. 经济：土壤源热泵系统的成本低，维护方便，操作简单。

问题陈述土壤源热泵系统虽然具有很多优点，但是其在实际应用中也存在一些问题。

其中最大的问题之一是热平衡问题，即系统内部热量平衡的问题。

土壤源热泵系统的热平衡问题具体表现为以下几个方面：1. 土壤和地下水温度变化对热交换效果的影响。

无锡某科技住宅项目地源热泵土壤热平衡分析

无锡某科技住宅项目地源热泵土壤热平衡分析摘要：本文利用TRNSYS软件对无锡某采用地源热泵系统的住宅项目进行地下土壤热平衡模拟分析。

模拟运行结果表明：该项目地源热泵工程的热平衡状况良好，符合系统多年稳定运行的条件。

关键词：TRNSYS；地源热泵；热平衡一、工程概况项目地块位于无锡市滨湖区太湖新城板块，观山路和瑞景路交汇处，距中山路-崇安寺商圈约10公里，紧靠无锡新市政府，属于板块中区的生活居住片区，地处板块核心区域，权属明确。

规划用地面积123153.4平米，基地东西长约355m，南北长约370m。

基地地势较平坦，平均黄海高程3.9米左右。

本次计算是针对整个地块建立的模型，囊括了地块内所有采用集中空调及热水系统的楼栋。

二、计算软件及理论本次计算采用的软件版本为TRNSYS_16。

TRNSYS软件中的地埋管换热器模型采用（Duct storage system—DST）中心对称的竖直有限长柱热源模型，基于以下两点假设：1）换热器管群中钻孔均匀布置（忽略钻孔布局形状的影响）；2）钻孔内部是对流换热而外部与土壤之间是导热。

钻孔与土壤之间的热流量大小由流体温度、热交换性能和钻孔周围的土壤温度决定，而温度以及由温差引起的热流沿管道是变化的。

吸收或放出热量的多少将影响土壤综合的传热过程，同时，综合温度场也会对局部传热问题分析产生影响。

假定换热器均匀排列，基于这种对称性，换热器与换热区域也一一对应。

埋管的公共区域面积用表示。

对矩形的钻孔布置而言，钻孔间距为B和，则公共区域面积为：四、系统运行策略天棚辐射系统夏季冷负荷为3134.4KW，冬季热负荷为2076.9KW；新风冷负荷3091KW，新风热负荷1792.6KW，热水设计制热量为760KW。

考虑系统位于夏热冬冷地区，建筑空调全年负荷以冷负荷为主导，故在夏季供冷时，系统的新风冷负荷由新风用冷水机组优先承担，余下不足部分由新风用热泵机组承担。

根据系统负荷和无锡气候特点，系统供冷季设定为5月1日---10月16日，供热季设定为12月15日---3月15日。

【设计】无锡某工程制冷和采暖方案的设计

【关键字】设计无锡某工程制冷和采暖方案的设计无锡某工程制冷和采暖方案的设计摘要：在传统能源日趋枯竭及环境污染加剧的背景下，地源热泵空调系统以其节能、环保、高效的突出优点受到人们的青睐，具有广阔的应用前景。

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，新风处理到室内等焓线状态，过渡季节只供新风，冬季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 型竖直埋管地下换热器，冬季房间采用了低温热水地板辐射供暖系统。

关键词：地源热泵系统；别墅；竖直埋管；地板辐射供暖一、选题简介、意义在传统能源日趋枯竭及环境污染加剧的背景下，地源热泵空调系统以其节能、环保、高效的突出优点受到人们的青睐，具有广阔的应用前景。

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 型竖直埋管地下换热器，冬季房间采用了低温热水地板辐射供暖系统。

地源热泵空调系统优点：（1）高效节能：地源热泵机组利用的土壤或水体温度冬季为12-22℃，温度比环境空气温度高。

热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高；土壤或水体温度夏季为18-32℃，温度比环境空气温度低，制冷系统冷凝温度降低，使用冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率大大提高，可以节能30-40%的运行费用。

投入1KW的电能可以得到4KW以上的热量或5KW以上冷量。

（2）环境和经济效益显著：地源热泵机组运行时，不消耗水也不污染水，不需要锅炉.冷却塔，也不需要堆放燃料废物的场地，环保效益显著。

地源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比可以减少40%以上；与电供暖相比可以减少70%以上，它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近50%,比燃油炉的效率高出75%。

土壤源热泵系统热平衡问题浅析

土壤源热泵系统热平衡问题浅析摘要：热泵技术是最有效的建筑节能技术之一，近年来，土壤源热泵以其良好的环境效应和节能效果受到极大关注，但是土壤源热泵在应用时存在着部分地区冷热不平衡的问题，因此，如何克服热平衡弊端，扩大土壤源热泵的适用范围已经成为一项热门课题，本文提出了几种克服土壤热平衡问题的解决方案，为今后的土壤源热泵设计提供参考。

关键词：土壤源热泵；热平衡；复合热源热泵1前言地下一定深度的土壤温度相对稳定，土壤源热泵就是利用土壤相对于空气而言，冬季温度高而夏季温度低的特点，以大地作为热源与建筑物进行热交换，从而达到节能的目的，因此被称为21世纪的“绿色空调技术”。

它不需要任何形式的人工热源，冬季从土壤中提取热量，向建筑物供暖，同时蓄存冷量，以备夏用；夏季向建筑物提供冷量并将建筑物的排热量释放到土壤中，同时蓄存热量，以备冬用。

土壤源热泵系统要保持长期高效运行，就必须保证土壤的热平衡，即冬夏季从土壤中提取和释放热量的平衡，保证以年为周期时的土壤温度场的稳定。

2土壤源热泵系统土壤热平衡问题原因分析2.1冷热负荷不平衡我国幅员辽阔，各地区气候差异较大，很多地区建筑物全年冷、热负荷差异很大，导致土壤源热泵系统冬季从土壤中提取的热量和夏季释放到土壤中的热量难以平衡，因此，土壤源热泵在应用时若不采取措施，而是直接根据需求量取热和放热用以满足冬夏负荷需求，必然会导致土壤温度偏离其原始温度，即土壤热不平衡现象，导致系统性能下降。

在北方地区，冬季热负荷大于夏季冷负荷，热泵从土壤中提取的热量大于夏季向土壤中释放的热量，导致土壤温度降低，机组蒸发温度降低，系统耗功量增加，供热量减少，热泵的循环性能系数COP降低；在南方地区，夏季冷负荷大于冬季热负荷，热泵向土壤中释放的热量大于冬季从土壤中提取的热量，导致土壤温度升高，机组冷凝温度升高，系统耗功量增加，制冷量减少，热泵的能效比EER降低。

因此，土壤源热泵适用于冬夏冷热负荷相差不大的地区，根据实测和理论计算，一般情况下，建议冬夏向土壤的吸排热量相差不大于20%为好[1]。

地埋管地源热泵系统的热平衡问题分析

地埋管地源热泵系统的热平衡问题分析马福一刘业凤（上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093）摘要通常，地埋管地源热泵年运行的吸排热不平衡，这会导致热堆积，引起系统性能下降。

结合浅层地热资源的性质和地域特性，综合分析了地埋管地源热泵热平衡问题的由来，及其对热泵运行和生态环境的影响，并结合热平衡问题的影响因素提出了解决热平衡问题的技术思路。

关键词地源热泵热平衡地域特性生态环境ANALYSIS OF HEAT BALANCE IN GROUND-SOURCE HEAT PUMPMa Fuyi Liu Yefeng(College of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093, P.R.China)Abstract Usually,the annual absorbing and releasing load are always different in Ground-source heat pump running which will lead to heat accumulation, and the heat pump performance will degrade. Based on nature of shallow geothermal resources and regional characteristic, the cause of ground heat imbalance in Ground-source heat pump is analyzed. And heat imbalance impacting on heat pump operation and the ecological environment are also analyzed. Combined with the influencing factors of imbalance, the technical considerations for solving this problem is put forward.Keywords Ground-source heat pump Heat balance Regional characteristic Ecological environment.0 引言地源热泵系统主要利用储存于地表浅层近乎于无限、不受地域限制的低焓热能，属于可再生能源利用技术，具有高效节能、低运行成本和良好的社会环保效益等优点[1]。

无锡某土壤源热泵空调冷热源方案设计

是正确、合理确定空调方式与空调水系统方案的依
夏季空调计算干球温度
３． ℃ ０１
２工程概况及可行性分析
本工程无锡医疗中心Ｈ区ｌ～５楼办公区域和
实验室，建筑面积１４０８０ｍ，采用地源热泵空调系统。
冬季空调计算干球温度
一 ℃ ５
空调室内、室外设计参数表
维普资讯
７０
制冷与空调
２００７年第ｌ期
无锡某土壤源热泵空调冷热源方案设计
李延菲’ 郁松涛张子平
（河北工程学院０６３，上海昊能实业有限公司）５０８
【摘要】本文以实际工程为例，介绍土壤源热泵空调系统冷热源设计方案，依据空调全年逐时动态负荷计算结果，综合考虑可行性、经济性、调节性、安全性以及环境影响等因素，确定工程空调运行方案，冷热源安装容量、主机配置等。
。
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３空调全年动态逐时负荷计算分析
采用ＤＳｅＴ模拟运算软件，对建筑进行空调全年逐时动态负荷模拟计算。夏季空调负荷计算按照
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［ｅＫｙｗｏｄ］ａ－ｅｈｕｌｙａｃｉｃｎｉｏｉｇｌａｃｌｉｎｇｏｄｓｕｃｈａｐｐｓｅｃｏｃｏｈａａｄｒｓｌｙａｏｙｄｎｍｉａｒｏｄｔｎｎｏｄｃｕａｏ；ｒｕｏｒｅｅｔｕｍ；ｈｉｅｆｅｔｌｒｒｉｌａｔｎｍ￣ｔｎ
夏季空调计算湿球温度
２．８６℃
冬季空调计算相对湿度

土壤源热泵系统热平衡问题的探讨

第２５卷增刊２１年１０１０月
制冷与空调
ＲｅｒｇｒｔｎａｄＡｉＣｏｄｔｎｎｆｉｅａｉｎｒｎｉｏｉｇｏｉ
Ｖｏ．ｕ１２５Ｓｐ．
０ｃ．０１０６００ｔ２１．０￣１
文章编号：１７．６２（０１６１１２１）增刊．０．５６０６０
运行的目的。
【键词】土壤源热泵；土壤恢复；间歇运行；冷热负荷不平衡关
中图分类号Ｔ３ｕ８１
文献标识码
Ａ
ＤｉｃｓｏｎｏｓｕｓｉｎＴｈｅｍａｌｃｏｂｅｓｏｆＧｒｕｎｓｕｒｅＨｅｔＰｕｍｐＳｔｍｒｌＢａａｎｅＰｒｌｍｏｄ— ｏｃａｙｓｅ
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土壤源热泵系统中地埋管换热器热平衡问题及解决方案

黑龙江冶金
Heilongjiang Metallurgy
Vol． 31 No． 1换热器热平衡问题及解决方案
范龙华1 ，王勇2
（ 1．哈尔滨华洁有限责任公司，哈尔滨 150001； 2．哈尔滨物业供热集团有限责任公司）
摘要：本文介绍了土壤源热泵导致的土壤吸、放热不平衡以及解决这种热失衡的两种方案。关键词：地源热泵；地埋管换热器；性能系数 COP；能效比 EER
系统的运行方式地源热泵的供冷可采取串联运行当室外温度很低建筑的热负荷较大单独采用地埋管换能采集的热量存储在蓄热水箱中地埋管中的水先在土壤中吸收部分热量然后再经过蓄热温从而提高其进入蒸发器时的温度随着蒸发器温度的提高热泵机组的性能系数cop也随之相对提高系统可以向用户提供更多的热量以满足采暖要求
第 31 卷第 1 期 2 011 年3 月
地源热泵是以地表为热源的绿色节能技术。竖直埋管换热器通常埋深在 30 ～ 100m 之间，其热交换对象是深层土壤，而深层土壤又不可能与地表环境进行充分的热交换，就容易使得土壤出现取、放热的不平衡。
1 地下土壤热失衡的原因
我国幅员辽阔，各地域建筑物在一年之中的冷、热负荷相差甚大。冬季通过热泵提取地下的低位热能给建筑物供暖，同时，地下土壤的温度降低；夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，对建筑物降温，同时，地下土壤的温度升高。显然，这种温度的升高或降低，对当年采暖（或空调）季的地埋管换热器的传热性能有一定影响。如果在 1 年中冬季从地埋管换热器中抽取的热量与夏季向地埋管换热器输入的热量平衡，则地埋管换热器在数年的长时间运行后，地下的年平均温度没有变化，对地埋管换热器的性能没有影响。在夏热冬冷地区，供冷和供暖的天数相差无几，冷热

浅议土壤源热泵系统维持土壤热平衡的可行方法

浅议土壤源热泵系统维持土壤热平衡的可行方法摘要：土壤源热泵系统是一种充分利用较低品位热能的再生能源技术，因其运行费用较低，且可在我国大部分地区建设，是一种兼具高效节能性与环保性的空调系统，在我国应用速度不断加快。

本文首先介绍土壤源热泵系统设计要点，着重分析导致土壤源热泵系统土壤热不平衡的原因，并对此提出了几种维持热平衡的可行方案。

关键词：中央空调；热泵系统；土壤源热泵；土壤热平衡A feasible method for maintaining soil heat balance insoil source heat pump system is briefly discussedHuangHongyan ZhuPengChangsha Gree HVAC Equipment Co．，Ltd.，Changsha，Hunan 410600Abstract:The soil source heat pump system is a kind of renewable energy technology that makes full use of low grade heat energy. Due to its lowoperation cost, it can be built in most areas of China. It is an airconditioning system with high efficiency, energy saving and environmental protection. This paper first introduces the key points of the design of the ground source heat pump system, emphatically analyzes the cause of soil thermal imbalance in the ground source heat pump system, and puts forward severalfeasible schemes to maintain the heat balance.Key words:central air conditioning; Heat pump system; Soil source heat pump; Soil thermal equilibrium热泵空调系统是消耗较少能源将低品位热能转换为高品位热能，以逆循环方式进行热交换的空调系统。

土壤源热泵系统热平衡问题浅析

关键词：土壤源热泵热平衡复合热源热泵1前言地下一定深度的土壤温度相对稳定，土壤源热泵就是利用土壤相对于空气而言，冬季温度高而夏季温度低的特点，以大地作为热源与建筑物进行热交换，从而达到节能的目的，因此被称为21世纪的“绿色空调技术”。

土壤源热泵系统要保持长期高效运行，就必须保证土壤的热平衡，即冬夏季从土壤中提取和释放热量的平衡，保证以年为周期时的土壤温度场的稳定。

因此，土壤源热泵适用于冬夏冷热负荷相差不大的地区，根据实测和理论计算，一般情况下，建议冬夏向土壤的吸排热量相差不大于20%为好[1]。

土壤源热泵系统热平衡问题的讨论

也要来自地埋管换热器，因此这部分热负换的热量应满足地源热泵系统最大吸热量循环液流量相对稳定，对于开式冷却塔，
荷也要计算在内。
或释热量的要求。在技术经济合理时，可采不仅要经常补充循环液，而且容易受到污
2.2 土壤源热泵系统全年排热量和吸热量用辅助热源或冷却源与地埋管换热器并用染，所以冷却塔与环路的连接方式以闭式
最大冷负荷相对应时刻[4]：
冷热负荷并不平衡，这样会引起多余热量
最大释热量 =∑ ［空调分区冷负荷× （冷量）在地下积累，引起土壤年平均温度
（1+1/EER）］+∑输送过程得热量 + ∑水泵的持续上升（下降），换热效率大大降低，影
释放热量
响整个系统性能，也破坏土壤的生态环境。
系统实际最大吸热量发生在与建筑物现有的大多数实例以冷热负荷较大者为设
二 OO 九年四月 33
H 热泵专栏 eat Pump Column
的出口流体温度与当地湿球温度的差值来
可以利用冬季停车场、车道、桥面等的冷量储存在土壤中，用于白天用电高峰时
开启（关闭）辅助冷却装置，系统平均 COP 融雪化冰（如图 4 所示），供热水系统来增加段，实现削峰填谷，平衡电网负荷，同时满
孔、挖沟、灌浆等工序，初投资较高，但运热泵把建筑中的热量释放给土壤，埋管
周围的温度升高。理想的情况是一年中
冬季从土壤中抽取热量与夏季释放到土
壤的热量平衡，这样地埋管换热器在长
图 1 常用形式地埋管示意图
* 蔡晶晶，1984 年 6 月出生，在读硕士研究生地址：上海市四平路 1239 号
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图 4 路面集热融雪化冰土壤源热泵混合系统
扣，因此必须采用辅助热源来保证室温。 3.2.1 太阳能 - 土壤源热泵混合系统

地源热泵系统热平衡分析

地源热泵系统热平衡分析摘要：地源（土壤源）热泵系统长期运行后会出现一个问题：土壤热不平衡问题，这是一个会严重影响系统高效稳定运行的问题，同时对土壤环境造成影响，基于地源热泵系统土壤热不平衡问题，本文从多角度进行了分析并提出了相应的改善措施。

近年来地源热泵应用的数量和规模在不断增加，该系统主要应用于住宅、写字楼和商场[1]。

地源热泵系统是在土壤中设置U型地埋管群作为系统的换热器，通过管内闭式水循环来进行放热或取热，这样系统在运行过程中不会对地下水和土壤造成污染，所以系统稳定性高，适用的范围较广。

但是该系统在多年的实际工程运行中，普遍出现了土壤热不平衡问题，即在地源热泵系统应用的范围内，系统换热端在运行周期内在土壤中的释热量和吸热量不等，土壤的热不平衡问题会随着运行年数的增长逐渐凸显，从而造成系统运行的效率逐步降低，同时土壤温度的变化对周边环境也有一定的影响，基于上述问题，本文对该问题产生的原因从对角度进行分析并提出的相应改善措施。

一、土壤热不平衡产生的原因地下土壤作为地源热泵系统的冷热源，夏季制冷时将室内热量取出释放到土壤中，冬季又从土壤中取出热量用于室内制热，循环往复这样实现能源的再生利用，因此为了保证系统的高效稳定运行，必须保证全年内地源热泵埋管换热器运行所在区域土壤的热平衡。

但是很多工程应用中地源热泵系统随着运行年数的增加，土壤中形成了热量或冷量的堆积，即土壤热不平衡。

土壤热不平衡造成埋管区域内的土壤温度升高或降低，使之逐渐偏离系统正常运行所需要的温度，从而系统的运行效率和稳定性会大大降低，而且土壤温度变化会在一定程度上对周边的生态环境造成影响[2]，因此必须解决土壤热不平衡这个问题。

根据现有的文献研究[3]，在全年热不平衡率为3%和10%的情况下，系统经过5年运行后，埋管区域内土壤的温度分别增长了0.81℃和2.81℃，可以看出埋管周围土壤温度的变化幅度随着热不平衡率的增加而增加，因此对系统的运行效率影响也增大。