地源熱泵是21世紀(jì)的一項最具有發(fā)展前途的具有節(jié)能和環(huán)保意義的制冷空調(diào)技術(shù)。

 

  地源熱泵優(yōu)點(diǎn)：

 

  1.利用大地的蓄能作用，環(huán)保效益顯著。

 

  2.高效節(jié)能，運(yùn)行費(fèi)用低。

 

  3.運(yùn)行安全穩(wěn)定，可靠性高。 地源熱泵缺點(diǎn)：地源熱泵冬夏兩季向大地取熱量和排熱量不平衡。

 

  熱平衡問題分析：

 

  地源熱泵通過熱泵將大地中低位熱能提高，對建筑供暖，同時使大地中的溫度降低，即蓄存冷量以備夏季使用；夏季通過熱泵將建筑內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下，對建筑進(jìn)行降溫，同時在大地中蓄存熱量，以備冬季使用。

 

  這一特點(diǎn)決定了該項技術(shù)適用于夏熱、冬冷且冷熱負(fù)荷相當(dāng)?shù)牡貐^(qū)。若該系統(tǒng)在冷熱負(fù)荷不平衡的情況下長期運(yùn)行，將會使土壤溫度逐漸上升或下降，導(dǎo)致地埋管換熱器換熱環(huán)境惡化，換熱效率下降，從而影響熱泵機(jī)組的效率和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

 

  以夏季和冬季不平衡率為3％和10％兩種條件，得出的結(jié)果如下：以五年為一個周期來看，土壤溫度逐年升高，溫升分別升高了0.81℃和2.77℃。地源熱泵系統(tǒng)在熱量不平衡率僅為10％的情況下運(yùn)行五年，土壤溫度就明顯的升高了2.77℃，可以推想，若在熱平衡率更大時，若不采取必要措施，地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行一段時間之后很可能就無法正常運(yùn)行。

 

  解決方案：

 

  根據(jù)實(shí)測和理論計算，建議以不平衡率20％為界線，即在20％以下時由于土壤本身具有一定的熱擴(kuò)散能力和蓄熱能力，熱量不平衡對熱泵的運(yùn)行影響不大，不需要采取措施。當(dāng)熱平衡率相差較大（20％以上），需要采取輔助措施：輔助供熱和輔助冷卻方式。稱為復(fù)和式地源熱泵系統(tǒng)。

 

  以熱負(fù)荷為主和以冷負(fù)荷為主的兩種情況分析： 1. 系統(tǒng)的釋熱量小于吸取熱量。  若地源熱泵系統(tǒng)在這種情況下長時間運(yùn)行，將會使土壤溫度逐漸下降，使地埋管換熱環(huán)境惡化，降低換熱效率，使出水溫度降低，并造成熱泵機(jī)組的蒸發(fā)溫度降低，從而影響熱泵機(jī)組的效率和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

 

  2. 系統(tǒng)的釋熱量大于吸取熱量。

 

  原理與上述相反，后果一樣。

 

  為解決這個問題并提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，在地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計時綜合考慮。系統(tǒng)的釋熱量小于吸取熱量，可考慮按照夏季的冷負(fù)荷計算地埋管換熱器、熱泵機(jī)組及附屬設(shè)備規(guī)格型號，而在冬季高出夏季的那部分負(fù)荷則采取輔助供熱的方式補(bǔ)充。可采用帶有太陽能集熱器的太陽能－地源熱泵系統(tǒng)。若按2，可考慮按照冬季的工況選擇地埋管換熱器、熱泵機(jī)組及附屬設(shè)備規(guī)格型號，而夏季高出冬季的那部分負(fù)荷則采用輔助冷卻的方式來補(bǔ)充。宜采用帶有冷凝熱回收裝置提供生活熱水的地源熱泵系統(tǒng)或冷卻塔、冷卻池等混合式地源熱泵系統(tǒng)。由壓縮機(jī)排出的高溫高壓的制冷劑氣體首先經(jīng)過板式換熱器，將熱量傳給生活熱水從而使得進(jìn)入冷凝器的制冷劑溫度大大降低，經(jīng)過處理的自來水在板式換熱器中得到熱量，被加熱后流入生活貯水箱，經(jīng)過循環(huán)后達(dá)到60℃的生活熱水標(biāo)準(zhǔn)。這種方式在夏季時不但降低了冷凝溫度，提高了機(jī)組性能，而且使廢熱得到有效利用，但冬季要消耗部分地

 

  源熱泵有效熱量。

 

  結(jié)論：

 

  1. 確定使用混合式地源熱泵系統(tǒng)的依據(jù)應(yīng)該是建筑物的負(fù)荷特性而不是建筑物的所在地。

 

  2. 計算系統(tǒng)向地下釋放的熱量和從地下吸取的熱量應(yīng)該是逐時累計值，而不是夏季設(shè)計日的最大小時的冷負(fù)荷之與冬季設(shè)計日的最大小時的熱負(fù)荷值。

 

  3. 冷凝熱回收裝置冷卻塔輔助散熱的混合式地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用于冷負(fù)荷大于熱負(fù)荷的實(shí)際工程中能有效地解決熱不平衡的問題，而且可以改善地埋管換熱器的換熱環(huán)境，提供機(jī)組的效率，降低初投資和運(yùn)行費(fèi)用。