浅层地能利用新技术

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1、岩　土　工　程　技　术2003年第1期GeotechnicalEngineeringTechniqueNo.12003文章编号:1007O2993(2003)01O0057O03浅层地能利用新技术———地源热泵技术刘冬生　孙友宏(吉林大学建设工程学院,长春　130026)　　【摘　要】　地源热泵技术是浅层地能利用的一种新型技术。介绍了地源热泵工作原理和特点,并对地源热泵中的关键技术和所面临的问题做了进一步探讨。【关键词】　浅层地能;地源热泵;地下热交换器【中国分类号】X143;X382ANewTechnologybyUsingLow2GroundHeat

2、———GroundSourceHeatPumpTechnology【Abstract】GroundSourceHeatPumpTechnologyisanewtypetechnologybyusinglowgroundheat.IntroducingtheprincipleandcharacterofGSHP,futherdiscussingthekeytechniquesandtheproblemsconfrontedofGSHP.【Keywords】low2groundheat;GSHP;groundheattransmitter　　地热资源是一种典

3、型的清洁能源,也被称吸收大量的低温热QL,热泵就可以输出温度为“绿色能源”和“可再生能源”。就目前的利高得多的热能QH,并送到高温环境TH中去,用方式来说,其成本相对较高,而且技术难度较从而达到将不能直接利用的低温热利用起大。正如科学家所说,通过钻更深的井寻找地[1]来(见图1)。热资源是不经济的。作为浅层地热利用新技术———地源热泵技术,是利用浅层低品位的地层能源(简称“地能”)的一种有效方式,也是国际上近几十年才发展的环保、节能高新技术产品。图1　地源热泵工作原理图目前浅层地能在美国、加拿大、日本、瑞士和地源热泵根据地下换热器的形式不同可西欧各国得到

4、广泛的应用,而我国对浅层地能的以分为开式和闭式。闭式循环系统有水平埋利用还只刚刚起步。地源热泵技术充分利用地管和直埋式两种,其循环介质完全被封闭在管壳表层土壤中的可再生低温,通过消耗少量的电路中,不受外界环境干扰。常用的循环介质主能,对室内进行供暖P制冷。其占地面积小,无任要是水,在寒冷地区应添加防冻液,常用的防何污染,运行耗电少、成本低,清洁环境,可代替冻液有乙二醇、氯化钙、甲醇等。地下直埋式锅炉和中央空调,达到环保节能效果。地源热泵适合于用地比较紧张的城市地区,而1　地源热泵的工作原理且恒温效果好,维护费用少。一般采用<100地源热泵遵循逆卡诺原理,

5、即从外部供～150mm的孔径,孔深100～300m,孔间距给热泵较小的耗功W,同时从低温环境TL中为4～10m(见图2)。地下管线采用高密度聚作者简介:刘冬生,1977年生,男,汉族,湖南衡阳人。现为吉林大学建设工程学院地质工程专业博士研究生,主要从事岩土工程新技术、浅层地热开发等方面的研究。©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.58　　　　　　　　　　　　岩　土　工　程　技　术　　　　　　　2003年第1期乙烯(HDPE)管或聚丁烯(PB)管,管线口径当于减少70%

6、以上,如果结合其它节能措施<25～35mm,钻孔总长度由建筑面积大小而节能减排会更明显。定。正常是每平方米建筑面积钻孔1m左右。4)一机多用,应用范围广各孔内管线的连接方式有并联和串联。每一地源热泵系统可供暖、空调,还可供生活钻孔内可以放单“U”型管,也可放双“U”型热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅管。孔内用与地层岩土成份相近的材料(一般炉加空调的两套装置或系统;可应用于宾馆、[2]为膨润土水泥或硅砂)充填。商场、办公楼、学校等建筑,更适合于别墅住宅的采暖、空调。5)不占用地面土地地源热泵的换热器埋在地下,可环绕建筑物布置;可布置在花园、草坪、农

7、田下面或湖泊、水池内;也可布置在土壤、岩石或地下水层内,还可在混凝土基础桩内埋管,不占用地表面积。3　关键技术作为一项结合土壤环境学、钻探、热交换、制冷、暖通空调、建筑材料学等多学科知识的图2　垂直埋管式地源热泵示意图技术,影响地源热泵系统性能的因素是多方面埋入地下钻孔中的地下换热器一进一回形的。根据目前已有的实例分析,其关键技术是成回路与大地进行换热。地源热泵在于夏季利地下换热器的优化设计、土壤热性能研究、回用冬季蓄存的冷量供冷,同时蓄存热量,以备冬填材料的研发和供暖P制冷系统的合理配置。用;冬季利用夏季蓄存的热量供热,同时蓄存冷1)地下换热器优化设计

8、量,以备夏用。夏热冬冷地区供冷和供暖天数大地下换热器的设计合理与否直接影响到地致