土壤源热泵系统的研究

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1、土壤源热泵系统的研究现状与发展前景所谓土壤源热泵系统（ground-coupledpump,简称GCHP），是利用地下换热盘管与土壤进行热交换，把大地作为热泵机组的低温热源和排热场所。它由地下盘管和常规水源热泵机组组成，夏季供冷时，土壤作为排热场所，把室内冷负荷以及压缩机耗能通过地下换热盘管排入土壤中，再通过土壤的导热和土壤中水分的迁移把热量扩散出去。冬季供热时，土壤作为热泵机组的低温热源，通过地下盘管获取土壤中热量，供给室内，亦即把土壤中夏季蓄存的热量重新释放出来，使大地热量基本稳定。　　土壤源

2、热泵技术是随着全球性的能源危机和环境问题的出现逐渐兴起的一门技术。1974年以来，随着能源危机和环境问题日益严重，人们又重视起以可再生的土壤源为能源的土壤源热泵系统的研究，具代表性的有oklahoma州立大学、oakridge国家实验室、louisiana州立大学、brookhauen国家实验室等，并首次出现了应用实例，标志着土壤源热泵系统的再次兴起。　　根据有关研究，地表以下3-4m，土壤的温度已相当稳定，而且热容量大，所以土壤是很好的热源和排热场所。我国南方地区目前一般用空气源热泵系统，由于冬

3、季供暖时受到冬季室外空气温度和湿度的制约，在最冷月份往往无法满足建筑物内舒适空调的要求，而且冬季蒸发盘管容易结霜，降低机组传热效率。为解决冬季供热量不足和结霜问题，需加辅助热源，用土壤作为热泵系统的低温热源，与空气源相比，主要有以下几方面的优点：　　①全年土壤温度波动小且数值相对稳定。冬季土壤温度高于对应气候下的地面空气温度，我国长江以南的一些主要城市，3.2m深处土壤历年气温最低两个月的平均温度为8-22℃，所以冬季供暖系数较高，COP值一般为2.3-3；②埋地热交换器不需要除霜，减少了结霜和除

4、霜的能耗；③土壤具有较好的蓄热性能，冬季从土壤中取出的热量可在夏季得到补偿；④在室外温度处于极端状态时，用户对能源需求量处于高峰期，由于土壤对地面空气温度波动有衰减和延迟作用，可以提供较低的冷凝温度和较高的蒸发温度，节能效果非常明显；⑤土壤源热泵系统的换热器设在地下，换热效率高且不占用地面用地，没有空气源热泵的风扇耗能及产生的大量噪音，转动部件相对较少，运行可靠。　　从目前国外实际使用情况分析，土壤源热泵系统的主要缺点是：①埋地换热器受土壤性能影响较大；②连续运行时，热泵的冷凝温度和蒸发温度受土壤

5、温度的变化发生波动；③土壤导热系数较小，换热量较小。已有的经验表明，其持续吸热速率一般为25W／平方米，所以当供热量一定时，换热盘管占地面积较大。　　土壤源热泵系统因节能、节水而普遍受到美国、加拿大、欧洲各国等的关注。据报道，至1983年，瑞典就有6000多个水平埋管热泵系统，美国有l万多个此类系统在运行之中，主要用于居民住宅、别墅、学校、商业建筑。我国至今还没有应用实例，但己经有一些研究人员把目光投向该系统。　　我国长江以南以及东南沿海大部分经济较发达地区，随着人民生活水平的日益提高，对热舒适的

6、要求也越来越迫切，不但要求夏季供冷，而且希望冬季供暖。采暖已由我国北部地区逐渐向南发展。目前，这些地区冬季一般不设置集中供暖，为改善冬季室内热环境，主要措施是局部设置专用锅炉或直接电加热。前者由于能源利用率低、对环境污染严重等原因使其应用受到限制；后者由于电是高品位能源，用它直接采暖很不经济，且增加电力负荷，加剧用电紧张局面。空气源热泵是一种高效节能的供暖技术，但存在一些不利因素，制约它的广泛应用。太阳能、土壤是大自然赐于我们的财富，现在还没有很好地利用它，因此，在我国开发、研究土壤源热泵技术有很

7、大的发展前景和较高的经济效益。地热能源获外资关注有望成又一个新投资亮点地热是一种新的洁净能源，在当今人们的环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下，对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐。日渐成为继太阳能、风能等之后的又一个新的投资亮点。　　近日，中国石化与北欧金融集团格里特利尔银行在中冰地热能源报告会共同宣布，将深入开发位于我国陕西省咸阳市地热资源。　　咸阳市位于关中盆地中部，是“西部大开发”和“关中一线两带建设”的重要城区。近年来，随着城市建设的飞速发展，地热资源开发利用也得到了快速发展

8、。目前，咸阳城区及周围300平方公里范围内，热水储量为495亿立方米，折合标煤7.2亿吨；推测远景区面积为3000平方公里，热水储量为3450亿立方米。　　据了解，地热是重要的能源类矿产，又是可再生的清洁能源，中国地热资源丰富，全国主要沉积盆地距地表两千米以内储藏的地热能，相当于两千五百亿吨标准煤的热量。　　事实上，目前外资投资我国地热能源的现象并不多见。中国石化与北欧金融集团格里特利尔银行的合作，吹响了外资进军我国地热能源的号角。　　随着我国向西部转移的战略目标的实施，中西部地区