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1、地源熱泵技術的研究與應用現(xiàn)狀摘要：本文對地源熱泵系統(tǒng)的應用背景、技術原理以及應用特點進行了簡要的介紹，敘述了由于地源熱泵系統(tǒng)長期運行引起地卜*吸排熱不平衡，導致地卜'土壤冷熱堆積，土壤溫度分布發(fā)生變化，不僅會引起系統(tǒng)性能K降，且因土壤溫度持續(xù)變化還會對土壤本身物性參數(shù)及大地熱流產(chǎn)生影響，由此還能引起土壤中微生物環(huán)境，植物生存環(huán)境的變化，進而影響到整個生態(tài)環(huán)境；指出在地表水源熱泵運行中，會因設計不當導致地表水溫的升高而造成熱污染危害破壞地表水體的生態(tài)環(huán)境，在推廣地源熱泵過程中應注意的問題及采取的措施。關鍵同:地源熱泵水源熱泵土壤源熱泵熱污染1刖目目前由于能源消耗的急
2、劇增加，熱泵作為一種通過消耗少量高品位能源，把熱量由低溫級上升到高溫級的特殊裝置血受到了人們的青睞。地源熱采（Ground-SourceHeatPump）是一種利用地下淺層低溫地熱資源（常溫土壤或地下水）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能熱泵系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)低品位熱能M高品位轉移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源，同時蓄存冷量，以備夏用；而在夏季作為。冷源，同時蓄存熱量，以備冬用。2正文2.1地源熱泵系統(tǒng)的工作原理1.2.1制冷原理在制冷狀態(tài)K，地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，使其進行汽一液轉化的循環(huán)。通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒
3、的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱S吸收至冷媒中，4:冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱:W:吸收，最終由水路循環(huán)轉移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉移至地K的過程屮，通過冷媒一空氣熱交換器，以13'C以下的冷風形式向室內(nèi)供冷。1.2.2制熱原理在制熱狀態(tài)K,地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，丼通過四通閥將冷媒流動方換向。曲地T的水路循環(huán)吸收地卜水或土壤里的熱量，通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱S吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時冉通過冷媒/空氣熱交挽器內(nèi)冷媒的冷凝，由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱景吸收。在地下的熱
4、景不斷轉移至室內(nèi)的過程屮，以351以上熱風的形式向室內(nèi)供暖。2.2地源熱泵的分類及其各自特點2.2.1土壤源熱泵分為水平地埋管地源熱泵系統(tǒng)和垂直地埋管地源熱泵系統(tǒng)。這一閉式系統(tǒng)方式，通過屮間介質（通常為水或者是加入防凍劑的水）作為熱載體，使中間介質在埋F土壤內(nèi)部的封閉環(huán)路屮循環(huán)流動，從而實現(xiàn)與人地土壤進行熱交換的H的。對于兩直式埋管系統(tǒng)，優(yōu)點杏:較小的土地占用，管路及水泵用電少，其缺點是鉆井費用較高;對于水〒式埋管系統(tǒng)，其優(yōu)點奮:安裝費川比難直式埋管系統(tǒng)低，應川廣泛，使川者易于掌握;其缺點奮：占地面積人，受地面溫度影響人，水泵耗電量大。2.2.2地下水熱泵系統(tǒng)地下
5、水熱泵系統(tǒng)，也就足通常所說的深井回灌式水源熱泵系統(tǒng)。通過建造抽水井群將地下水抽出，通過二次換熱或直接送至水源熱泵機組，經(jīng)提収熱景或釋放熱景V；，由回灌并群灌回地下。其最大優(yōu)點是非常經(jīng)濟，占地面積小，似要注意必須符合K列條件:水質良好;水量豐富；回灌可靠;符合懷準。其劣勢在于：①奮些地方法規(guī)禁止抽取或回灌地不水；②可供的地卜'水柯限；③如水質不好或打井不合格要注意水處理問題；④如泵選擇過人、控制不良或水井與建筑偏遠，泵能耗就會過大。2.2.3地表水熱泵系統(tǒng)地表水熱泵系統(tǒng)主要奮開路和閉路系統(tǒng)。在寒冷地區(qū)，開路系統(tǒng)并不適川，只能采川W路系統(tǒng)?？偟膩碚f，地表水熱泵系統(tǒng)異有
6、造價低、泵能耗低、維修率低以及運行費用少等優(yōu)點。但是，在公用河水中的設備容易受到損害。外，如果湖泊過小或過淺，湖泊的溫度會隨著室外氣候發(fā)生較人的變化，就會使效率降低，制冷或供熱能力下降。2.3應用中存在的熱污染隱患當?shù)芈窆艿卦礋岜孟到y(tǒng)冬夏兼用時，在北方地區(qū)建筑熱負荷人于冷負荷，所以，系統(tǒng)冬天從土壤屮提取的熱量比岌季h土壤屮排放的熱景人，而南方地區(qū)則相反，于足就會造成土壤得失熱量的不平衡，多余的冷跫（熱量）就會在地下累積，長期如此，就會引起地下土壤溫度的年均變化，尤其是在地埋管管群集中的中心區(qū)域。這種溫度的變化不僅會影響系統(tǒng)的換熱性能，還改變了原生態(tài)土壤的溫度分布，
7、破壞了生態(tài)環(huán)境。地卜水的回灌從技水上和實施上都一直存在問題，地表水水源熱泵可以減輕夏季空調(diào)系統(tǒng)向空氣排熱造成的城市熱島效應，卻帶來了然水體的升溫。近年來頻發(fā)的海水赤潮、湖泊藍藻暴發(fā)性增長、水生生物多樣性減少等水體自然危害多與水體溫升有關。2.4熱污染隱患解決辦法為了解決土壤熱平衡問題，在項H工程實施之前，必須做好環(huán)境影響評價，地質勘探等工作，K次，在設計階段冷熱負荷應進行全年逐時動態(tài)計算，設計合理的布孔間距、適當增加埋管的深度等，在實施階段可結合其體怙況在采用復合式系統(tǒng)基礎上應當適當增加土壤換熱器的數(shù)fi,增大土壤換熱器間距。此外，還應注重土壤源熱泵系統(tǒng)的運行管理
8、，運行管理
