gshp热平衡、应用问题

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1、土壤的热物性（密度、含水率、饱和度、比热容、导热系数等）是设计的基本参数，土壤传热特征、温度及其变化、冻结与解冻规律等是计算的重要依据。尽管在国外有较完整的数据和计算方法，但在我国尚处于开发研究阶段，宜有小型建筑起步，结合各地的地质特征，不断总结设计与施工的经验。地源热泵国内外现状1土壤源热泵在国外起步较早，这要追溯到1912年瑞士的一个专利，其发展大致可以分为以下三个阶段：第一阶段，1912年，瑞士人佐伊利(H.ZOELLY)提出了利用土壤作为热泵热源的专利设想，但是，直到二战结束后，才在欧洲与北美兴起对其大规模的研

2、究与开发，这一阶段主要是对土壤源热泵进行了一系列基础性的实验研究，包括土壤源热泵运行的实验研究，埋地盘管的实验研究，埋地盘管的数学模型的建立，同时也对土壤的热流理论方面作过研究，如开尔文线源理论；然而，由于土壤源热泵的高投资及当时廉价的能源资源，这一阶段的研究高潮持续到20世纪50年代中期便基本停止了。第二阶段，1973年，由于“能源危机”的出现，美国和欧洲又展开了对土壤源热泵大规模的实验与理论研究，瑞典在短短的几年内共安装了土壤源热泵1000多台套，美国从1977年开始，重新开始了对土壤源热泵的大规模研究，1978年

3、，BNL(BrookhavenNationalLaboratory)制定了土壤源热泵的研究计划，调查其作为空调系统的应用情况，并发表了一些研究成果，主要有对土壤源热泵实际运行的计算机模拟等；资料研究表明：几乎所有的有关土壤源热泵的研究工作都是在美国能源部的支持下，由美国的多所大学和BNL、ORNL等国家级重点实验室进行的，可以说，土壤源热泵的绝大部分研究工作均是在这一阶段完成的。第三阶段，进入二十世纪九十年代，土壤源热泵的应用与发展进入了一个全新快速发展的时期，土壤源热泵在欧洲和北美迅速普及，在中欧和北欧地区，土壤源热

4、泵已成为家用热泵的主要热源：在美国，土壤源热泵因其节能性、舒适性正在大力推广；在加拿大，从1990年到1996年家用的土壤源热泵以每年20％的递增销量而处于各种热泵系统的首位。国内研究状况从80年代末，我国便开始了对土壤源热泵的探索研究，但其大规模的研究工作只是在近几年才开始。据文献资料报道，国内最早的土壤源热泵研究开始于1989年，当时，青岛建筑工程学院同瑞典皇家工学院合作建立了国内第一个土壤源热泵实验室，在于立强等同志的指导下，先后进行了水平平铺埋管土壤源热泵供冷供热的性能及垂直U型埋管土壤源热泵的供热供冷性能的实

5、验研究；天津商学院制冷研究所的高祖锟等人于1989年～1993年分别对塑料管和铜管的水平蛇管型、螺旋管型土壤源热泵进行了冬季供暖和夏季空调的性能研究；华中科技大学从90年代开始，在国家自然科学基金的资助下先后进行了水平单管换热的研究、地下浅层井水用于供暖空调的研究；1998年，湖南大学开始对多层水平埋管换热特性进行了研究；同济大学张旭等人从1999年开始，在联合技术公司(UTC)的资助下进行了土壤－太阳能复合热源的研究，主要针对长江中下游地区含水率较高的土壤的蓄放热特性进行测试；重庆建筑大学的刘宪英等人从1999年开始

6、，在国家自然科学基金的资助下对浅埋竖直管换热器的采暖、供热特性进行了研究。此外，清华大学、天津大学、山东建筑工程学院及中科院广州能源研究所等高校和科研单位也对土壤源热泵进行过研究，并取碍了一定的成果。地源热泵的历史可以追溯到1912年瑞士的一个专利，之后逐步发展成为主要用于采暖的水－水型地源热泵技术，在中、北欧国家如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国使用，其应用方式主要用于室内地板辐射采暖及提供生活热水。20世纪80年代以后，美国在水－水型地源热泵技术的基础上开发出可以不用地下水的，利用地耦管路从浅层常温土壤中取热或向其排热

7、直接转换成热风或冷风的土－气型地源热泵系统，这解决了冷暖两用问题，提高了节能效率，大幅度降低了运行成本，使土－气型地源热泵空调系统迅速得到推广。经过近50年的发展，地源热泵技术在北美和欧洲已非常成熟，是一种被广泛采用的热泵空调技术。经过近50年的发展地源热泵技术在北美和欧洲已非常成熟，是一种被广泛采用的热泵空调系统。针对地源热泵机组、地热换热器，系统设计和安装有一整套标准、规范、计算方法和施工工艺。在美国地源热泵系统占整个空调系统的20%，是美国政府极力推广的节能环保技术。到1997年底，美国有超过3万台GSHP系统在

8、家庭、学校和商业建筑中应用，每年约提供8000～11000GWh的终端能量，另据地源热泵协会统计，美国有600多所学校安装有GSHP。目前美国地源热泵的销售数量以每年20%的速度递增，2000年全美销售数量达40万台。在实际工程应用中，北美对地源热泵应用偏重于全年冷热联供，采用闭式水环热泵系统（WLHP）；欧洲国家偏重于冬季供暖，