用于地源热泵系统现场热响应测试的土壤热物性实验分析

《用于地源热泵系统现场热响应测试的土壤热物性实验分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一章绪论本章从我国能源形势紧张，建筑节能工作的紧迫引出发展地源热泵技术的重要性。基于地源热泵系统实际工程的设计环节存在的问题，阐述本论文的背景及意义；介绍地源热泵技术国内外研究现状，土壤热物性两种主要确定方法的研究现状；最后明确本论文的主要内容。1．1引言我国能源总量丰富，但人均能源可采储量远低于世界平均水平。从2003年起，我国己经成为世界上仅次于美国的石油消费大国。在我国能源消耗需求日益增加的同时，进口依赖度提高，这使得国内经济受中东动乱及石油危机冲击的概率上升，危及我国能源供应安全，存在较大风险。改革开放以来，我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量

2、中所占的比例己从20世纪70年代末的10％，上升到2007年的27．6％【11，这使得建筑耗能己经成为我国经济发展的软肋，建筑节能己成为亟待解决的社会问题。我国“十一五”国民经济发展计划中明确提出了在“十五”末期基础上单位GDP节能20％的目标。建筑节能作为节能工作中的重要环节，能否按计划完成节能指标，是对该领域科技人员的重大考验，更是难得的机遇。我们所在的课题组承接了“十一五”国家科技支撑计划重大项目《既有建筑能源系统升级改造关键技术研究》，更加明确了在建筑节能领域的具体研究任务，本文就是结合其中的部分内容开展的研究工作。所谓建筑能耗【z

3、，可理解为使用能耗

4、，即建筑物使用过程中用于供暖、空调、照明、家用电器、输送、动力、烹饪、给排水和热水供应等的能耗。其中供暖、空调所需要的能量在建筑能耗方面约占60％。常规的供暖一般由市政热网集中锅炉房提供，但一些小型锅炉的效率较低，污染较严重，已不再满足社会发展的需要，而夏季空调现在多采用电力作为能源消费，能源利用率低，经济性较差的同时还给国家电网造成巨大的压力。因此，发展新型的节能环保的供暖、空调方式第一章绪论是很有必要的。热泵技术[31是近年来在全世界倍受关注的新能源技术，可以把不能直接利用的低品位热能(空气，土壤，水，太阳能，工业废热等)转换为可以利用的高品位热能，从而达

5、到节约部分高品位热能(煤，石油，燃气，电能等)的目的。也就是说，热泵的作用是能够将低位热源的热量提升到高位的热量。而对于热泵可利用的热源主要有：空气、水(地下水、海水、河川水、生活及工业用废水等)、土壤、太阳能等。热泵技术目前主要应用于冷暖空调机，因此是解决建筑节能，减低供暖空调的能耗的有效方式之一。利用大地(土壤、地层、地下水)作为热源的热泵形式称为“地源热泵”。较深层的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度。因此冬季通过热泵把大地中的热量用来升高温度后对建筑供热，同时使大地温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用

6、；夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，对建筑物降温，起到了制冷空调的作用，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。这样在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用率【4】。地源热泵根据利用地热的形式不同又分为地下水源热泵，地表水源热泵，地埋管地源热泵。地埋管地源热泵是利用地下岩土中热量的闭路循环地源热泵系统，通过循环液(水或以水为主要成分的防冻液)在封闭的地下埋管中流动，实现系统与大地的热量传递。根据埋管形式不同可分为水平埋管与竖直埋管两大类型。由于埋管面积等条件的限制，工程中较为常见的为竖直地埋管地源热泵系统。本论文也将主要讨论竖

7、直地埋管地源热泵，在不引起混淆的情况下把它直接称为“地埋管地源热泵”或“地源热泵”。1．2本论文背景与意义随着地源热泵技术的不断发展与广泛应用，出现越来越多应用于建筑空调采暖的地源热泵系统工程项目。而伴随着项目数量的不断攀升，一些在系统的设计、施工、运行中潜在问题也逐渐暴露出来。尤其是地源热泵系统的设计环节是整个系统建设的关键环节，地源热泵系统的合理设计是保证系统良好运行，实现其节能环保，以达到建筑节能目的的重要内容。．2．第一章绪论地源热泵系统的设计中，准确测量土壤热物性参数进行埋管换热器的传热分析是设计环节的关键步骤。常见的土壤热物性确定方法主要有热探针法

8、和现场热响应测试法，而后者更多地被应用于地源热泵系统现场土壤热物性的测量。现阶段，对现场热响应实验的具体操作过程还没有出台明确的国家规范，只有个别的地方标准对其基本要求做了规定。对于某些具体的操作方法，许多学者的意见没有达到统一。因此在许多地源热泵实际工程中，热响应实验的操作环节仍存在一定偏差。加上实验单位资质水平、实验仪器精准程度等因素的限制，实验结论往往不能令人十分满意。另外，对于某些工程项目的施工位置距离较近，地质结构相似，重复的热响应实验花费了较多的人力物力。而实验结果对地源热泵系统设计过程中做出的积极贡献是否能大于所付出的代价，达到既定的要求，是值得

9、怀疑的。这些负面因素往往制约着热响应实