夏热冬冷地区地源热泵系统热平衡分析
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如果空调负荷全部 由地源热泵系统承担 ， 那么从 布置管群而言 ， 短时间 的使用使得 土壤温 度稍 大于或者 稍小 于土 冷 热负荷不 相等 ，
选择优质 的水 源 ； 选 用安 全 、 高效 的消 毒剂 以减少 消毒 副产物 带 系统 的维护与管理等等 。
参考文献 ：
（ １ ） ： ２ ３ － ２ ４ ．
・
１ ４ ８・
第４ Ｏ卷 第 １ ４期 ２ ０ ｌ ４ 年 ５ 月
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ Ａ ＲＣＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ Ｕ ｆ ＲＥ
山 西 建 筑
Ｖ ｏ １ ． ４ ０ Ｎｏ ． １ ４ Ｍａ ｙ． ２ ０１ ４
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ４） １ ４ ・ ０ １ ４ ８ — ０ ３
社。 ２ ０ ０ ９ ．
来 的异 味 ； 要定期 冲洗 管 网来 减少 管道 中的 异物 ； 要加 强对 管 网 ［ ２ ］ 崔玉川． 饮水 ・ 水质 ・ 健康 ［ Ｍ］ ． 北 京： 中 国建 筑 工业 出版
率 的降低 ， 影 响机组 的正 常运行 。一般情 况下 ， 土壤温 度 每升 高 ｌ℃ ， 取 同样冷量时导致 能耗增 加 ３ ％～ ４ ％ Ｊ 。因此热平 衡 问题
是地源热泵 系统 长期 正常运行 必须要考虑的一个重要 因素 。
全相等 ， 对于单根或 少量埋 管来 说 ， 完全 可 以靠 土壤 自身 的热 扩 ２ 热 平衡 问题 分析 地埋管 地源热泵系统 夏季制 冷 ， 冬 季供 热 ， 因 为建筑 产生 的 散来消除热失衡 带来 的影 响 。对 于 目前 应用较 多 的大面 积密 集
甚至对人类 的生 活环境也产生影 响 ｊ 。 竖直单 Ｕ或者双 Ｕ地埋管 换热 管群 ， 管 间距 为 ４ ｍ一 ６ ｍ。地 埋 响地下 生物链 ， 文献 ［ ５ ］ 就地源热泵系统 热不 平衡 问题进行 了研 究 ， 以冬 夏 管地源热泵 系统 采用闭式水循环 的地 埋管换热器 ， 不 污染地 下 自
％和 １ ０ ％的不平衡率为条 件 ， 得 出结 果 ： 以五年为 周期 ， 不平 衡 然水源 和生 态环境 ， 因此适 用性更 广 ， 稳定 性更 高。但是 经 过多 ３ 率 为 ３ ％和 １ ０ ％的土壤温度分别升高 了 ０ ． ８ １ ｏ Ｃ和 ２ ． ７ ７℃ 。说明 年实际工程 的应 用 ， 也暴露 出了不少 问题 ， 常见 的一个 问题是 ： 在 对 系统运行效 率的影响也越大 。 地埋管换热 管群布置范围 内， 地源热泵 系统 冬夏两季 取热量 和放 不平衡 率越大土壤温升也越大 ， 以地源热泵系统实际工程为例 ， 如 图 １所示 ， 为 ８月 ２ ２日实 热量不平衡 ， 即土壤热失衡 问题。本文对夏热 冬冷 地区 的热 平衡
问题进行分 析 ， 并针对不 同工 况提出了不同的解决方案 。 测数据 。上午冷凝器进 口温度从 ２ ６℃上 升到 中午 的 ２ ８℃ ， 土壤 温度从 ２ ４ ． ５ ｏ Ｃ 上 升到 ２ ６ ． １℃ ， 系统 Ｃ Ｏ Ｐ从 ４ ． ４下 降到 ３ ． ５ ； 下午
１ 热平 衡 问题 的 由来
持续 升高 为广泛 。地埋管地 源热泵 系统主要应用 于规模较 大 的多层 住宅 、 运行效率逐 年降低 。此外 随着土 壤温度逐年 的变化 ， 或者 降低 ， 土壤 中各 种生 物 的生 态环境 将可 能受 到破 坏 ， 从而 影 办公建筑和 商场 … ， 地埋管换热器采用在 规定 区域 内密集分 布的
地 源热泵系统是 以土壤 、 地 下水 或地表 水 为冷热 源 ， 由热泵 机组 、 热能交换 系统 、 建筑 内部 系统 三部分 组成 的 空调 系统 。夏 季将地 下土壤 中的冷量取 出用 于空调 ， 即将末端用 户使用 的热量
冷凝器进 口温度从 ２ ７℃上升 到晚上 的 ２ ９℃ ， 土壤温度从 ２ ５ ． ８℃
出该 系统热平衡 问题表现 为吸热量大于放 热量 ， 原 因是 系统 末端采用了风 机盘管加地板采暖的空调形式 ， 为以后夏热 冬冷地 区地 源热泵 系统设计和 热平衡问题解决提供 了参考。 关键词 ： 地源热泵 ， 热平衡 ， 地板采暖 中图分类 号 ： Ｔ Ｕ ８ ３ １ ． ３ 文献标识码 ： Ａ
夏 热 冬 冷 地 区 地 源 热 泵 系 统 热 平 衡 分 析
徐
摘
辉
刘 光远
杨 卫 波
２ ２ ５ １ ２ ７）
Baidu Nhomakorabea
（ 扬州大学水利 与能 源动 力工程学院 ， 江苏 扬州
要： 分析 了夏热冬冷地 区地埋管地源热泵 系统热平衡 问题 ， 提 出了相应 的解决方案 ， 并针对某小区地源热泵 系统运行 情况 ， 指
上升到 ２ ７ ． ３℃ ， 系统 Ｃ Ｏ Ｐ从 ３ ． ７℃下 降到 ２ ． ９℃。因此 ， 土壤 温
度 的上升直 接导致 了系统 Ｃ Ｏ Ｐ的下降 ， 如 果 系统热 不平衡 率 较
高， 经过 多年的运行 ， 土壤 温度 的大 幅上升 就会 导致 系统 运行 效
蓄存 于地下土壤 ； 冬季 ， 又将夏 季蓄存 的热 量从地 下取 出用 于供 暖， 即将用 户的冷量蓄存于地下 。如此往 复 ， 在冷 、 热源 交替使 用 的过程 中， 实现能源的可再生与 高效利用 。但是 地源热泵 系统 夏季累计 向土壤 释放 的热量 与冬 季从 土壤取 出 的热量不 可能 完
０ 引言
壤初始温度 ， 对机组 的影 响不大 ， 但是 如果 系统 长期取 放 热不 相
就会导致 土壤热 量或 冷量 的堆积 ， 使 土壤 温度 不断 上 近年来 ， 随着我 国经 济 的快速 发展 和能 源危机 的 加深 ， 地埋 等 的运行 ， 升或下 降 ， 从而导致地埋管换热器温度 逐渐偏 离适 合温 度和 系统 管地源热泵 系统 的数 量和规模 快速增加 ， 在夏 热冬冷地 区使用 尤
选择优质 的水 源 ； 选 用安 全 、 高效 的消 毒剂 以减少 消毒 副产物 带 系统 的维护与管理等等 。
参考文献 ：
（ １ ） ： ２ ３ － ２ ４ ．
・
１ ４ ８・
第４ Ｏ卷 第 １ ４期 ２ ０ ｌ ４ 年 ５ 月
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ Ａ ＲＣＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ Ｕ ｆ ＲＥ
山 西 建 筑
Ｖ ｏ １ ． ４ ０ Ｎｏ ． １ ４ Ｍａ ｙ． ２ ０１ ４
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ４） １ ４ ・ ０ １ ４ ８ — ０ ３
社。 ２ ０ ０ ９ ．
来 的异 味 ； 要定期 冲洗 管 网来 减少 管道 中的 异物 ； 要加 强对 管 网 ［ ２ ］ 崔玉川． 饮水 ・ 水质 ・ 健康 ［ Ｍ］ ． 北 京： 中 国建 筑 工业 出版
率 的降低 ， 影 响机组 的正 常运行 。一般情 况下 ， 土壤温 度 每升 高 ｌ℃ ， 取 同样冷量时导致 能耗增 加 ３ ％～ ４ ％ Ｊ 。因此热平 衡 问题
是地源热泵 系统 长期 正常运行 必须要考虑的一个重要 因素 。
全相等 ， 对于单根或 少量埋 管来 说 ， 完全 可 以靠 土壤 自身 的热 扩 ２ 热 平衡 问题 分析 地埋管 地源热泵系统 夏季制 冷 ， 冬 季供 热 ， 因 为建筑 产生 的 散来消除热失衡 带来 的影 响 。对 于 目前 应用较 多 的大面 积密 集
甚至对人类 的生 活环境也产生影 响 ｊ 。 竖直单 Ｕ或者双 Ｕ地埋管 换热 管群 ， 管 间距 为 ４ ｍ一 ６ ｍ。地 埋 响地下 生物链 ， 文献 ［ ５ ］ 就地源热泵系统 热不 平衡 问题进行 了研 究 ， 以冬 夏 管地源热泵 系统 采用闭式水循环 的地 埋管换热器 ， 不 污染地 下 自
％和 １ ０ ％的不平衡率为条 件 ， 得 出结 果 ： 以五年为 周期 ， 不平 衡 然水源 和生 态环境 ， 因此适 用性更 广 ， 稳定 性更 高。但是 经 过多 ３ 率 为 ３ ％和 １ ０ ％的土壤温度分别升高 了 ０ ． ８ １ ｏ Ｃ和 ２ ． ７ ７℃ 。说明 年实际工程 的应 用 ， 也暴露 出了不少 问题 ， 常见 的一个 问题是 ： 在 对 系统运行效 率的影响也越大 。 地埋管换热 管群布置范围 内， 地源热泵 系统 冬夏两季 取热量 和放 不平衡 率越大土壤温升也越大 ， 以地源热泵系统实际工程为例 ， 如 图 １所示 ， 为 ８月 ２ ２日实 热量不平衡 ， 即土壤热失衡 问题。本文对夏热 冬冷 地区 的热 平衡
问题进行分 析 ， 并针对不 同工 况提出了不同的解决方案 。 测数据 。上午冷凝器进 口温度从 ２ ６℃上 升到 中午 的 ２ ８℃ ， 土壤 温度从 ２ ４ ． ５ ｏ Ｃ 上 升到 ２ ６ ． １℃ ， 系统 Ｃ Ｏ Ｐ从 ４ ． ４下 降到 ３ ． ５ ； 下午
１ 热平 衡 问题 的 由来
持续 升高 为广泛 。地埋管地 源热泵 系统主要应用 于规模较 大 的多层 住宅 、 运行效率逐 年降低 。此外 随着土 壤温度逐年 的变化 ， 或者 降低 ， 土壤 中各 种生 物 的生 态环境 将可 能受 到破 坏 ， 从而 影 办公建筑和 商场 … ， 地埋管换热器采用在 规定 区域 内密集分 布的
地 源热泵系统是 以土壤 、 地 下水 或地表 水 为冷热 源 ， 由热泵 机组 、 热能交换 系统 、 建筑 内部 系统 三部分 组成 的 空调 系统 。夏 季将地 下土壤 中的冷量取 出用 于空调 ， 即将末端用 户使用 的热量
冷凝器进 口温度从 ２ ７℃上升 到晚上 的 ２ ９℃ ， 土壤温度从 ２ ５ ． ８℃
出该 系统热平衡 问题表现 为吸热量大于放 热量 ， 原 因是 系统 末端采用了风 机盘管加地板采暖的空调形式 ， 为以后夏热 冬冷地 区地 源热泵 系统设计和 热平衡问题解决提供 了参考。 关键词 ： 地源热泵 ， 热平衡 ， 地板采暖 中图分类 号 ： Ｔ Ｕ ８ ３ １ ． ３ 文献标识码 ： Ａ
夏 热 冬 冷 地 区 地 源 热 泵 系 统 热 平 衡 分 析
徐
摘
辉
刘 光远
杨 卫 波
２ ２ ５ １ ２ ７）
Baidu Nhomakorabea
（ 扬州大学水利 与能 源动 力工程学院 ， 江苏 扬州
要： 分析 了夏热冬冷地 区地埋管地源热泵 系统热平衡 问题 ， 提 出了相应 的解决方案 ， 并针对某小区地源热泵 系统运行 情况 ， 指
上升到 ２ ７ ． ３℃ ， 系统 Ｃ Ｏ Ｐ从 ３ ． ７℃下 降到 ２ ． ９℃。因此 ， 土壤 温
度 的上升直 接导致 了系统 Ｃ Ｏ Ｐ的下降 ， 如 果 系统热 不平衡 率 较
高， 经过 多年的运行 ， 土壤 温度 的大 幅上升 就会 导致 系统 运行 效
蓄存 于地下土壤 ； 冬季 ， 又将夏 季蓄存 的热 量从地 下取 出用 于供 暖， 即将用 户的冷量蓄存于地下 。如此往 复 ， 在冷 、 热源 交替使 用 的过程 中， 实现能源的可再生与 高效利用 。但是 地源热泵 系统 夏季累计 向土壤 释放 的热量 与冬 季从 土壤取 出 的热量不 可能 完
０ 引言
壤初始温度 ， 对机组 的影 响不大 ， 但是 如果 系统 长期取 放 热不 相
就会导致 土壤热 量或 冷量 的堆积 ， 使 土壤 温度 不断 上 近年来 ， 随着我 国经 济 的快速 发展 和能 源危机 的 加深 ， 地埋 等 的运行 ， 升或下 降 ， 从而导致地埋管换热器温度 逐渐偏 离适 合温 度和 系统 管地源热泵 系统 的数 量和规模 快速增加 ， 在夏 热冬冷地 区使用 尤