計(jì)-20180822-1_2.png)
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)
? ? 近年來，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)作為一項(xiàng)暖通空調(diào)新技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。我們知道，設(shè)置在不同場(chǎng)合的豎直埋管換熱器將涉及不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，包括各地層的材質(zhì)、含水量、地下水的運(yùn)動(dòng)、地埋管換熱器負(fù)荷的間歇性、全年取、釋熱量不平衡等，這些都會(huì)影響地埋管換熱器的換熱性能，因此分析影響地埋管換熱器傳熱的主要因素是地埋管換熱器傳熱研究的主要內(nèi)容。湖北地大熱能根據(jù)多年來的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析研究了一系列影響地埋管換熱器換熱性能的因素，分析結(jié)果如下：
????1）冷熱負(fù)荷比。在很多情況下，地?zé)釗Q熱器全年的冷、熱負(fù)荷是不平衡的。例如在北方，建筑物冬季的供暖負(fù)荷和供暖時(shí)間遠(yuǎn)大于夏季的空調(diào)負(fù)荷和空調(diào)時(shí)間；而在南方情況則相反。在這種情況下，地埋管換熱器的排、取熱量不平衡。多余的熱量(或冷量)就會(huì)在地下積累，引起土壤年平均溫度的變化。如圖2所示：冷熱負(fù)荷均衡時(shí)孔深不隨運(yùn)行時(shí)間變化。冷熱負(fù)荷不均衡時(shí)隨保證運(yùn)行時(shí)間的延長設(shè)計(jì)孔深呈對(duì)數(shù)曲線增加。負(fù)荷越不均衡曲線坡度越陡。冷熱負(fù)荷不平衡致使土壤中熱量累積造成大地溫度逐年升高。導(dǎo)致?lián)Q熱工況惡化，熱泵制冷能力降低，進(jìn)而需要更大容量的地埋管換熱器以滿足設(shè)計(jì)要求。
?
????圖冷熱負(fù)荷比不同時(shí)設(shè)計(jì)孔深隨運(yùn)行時(shí)間的變化
????2）鉆孔間距。計(jì)算結(jié)果表明，冷熱負(fù)荷比不變時(shí)設(shè)計(jì)孔深隨鉆孔間距(U型管間的間距)的減小而增大。冷熱負(fù)荷比不太大(如2左右)時(shí)，鉆孔間距對(duì)相對(duì)孔深的影響不是很大。當(dāng)冷熱負(fù)荷比較大(3附近或以上)時(shí)，鉆孔間距對(duì)設(shè)計(jì)總孔深的影響程度加大。所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中，當(dāng)冷熱負(fù)荷不均衡程度較大時(shí)，應(yīng)考慮增加輔助冷卻(或加熱)的手段，以避免因負(fù)荷不均衡而造成初投資的增加及地?zé)釗Q熱器換熱狀況的惡化。
????3）巖土導(dǎo)熱系數(shù)與體積比熱。計(jì)算結(jié)果表明：在鉆孔間距不變時(shí)隨著巖土導(dǎo)熱系數(shù)的減小，設(shè)計(jì)孔深逐漸增大．這是地下?lián)Q熱熱阻增大的結(jié)果。隨著巖土導(dǎo)熱系數(shù)的增大，同一間距情況下孔洞設(shè)計(jì)無因次深度相應(yīng)減小。這是由于巖土的導(dǎo)熱性能越強(qiáng)，越有利于系統(tǒng)熱媒即管內(nèi)流體與巖土的換熱，換熱效率越高，因此所要求的換熱器面積隨之減小。土壤的體積比熱對(duì)鉆孔總深度的影響趨勢(shì)與土壤導(dǎo)熱系數(shù)的影響大致相同。但其影響程度弱于后者。
????4）U型管兩支管間的熱量回流。在豎直U型埋管地?zé)釗Q熱器中，鉆孔孔徑通常為110mm～130mm。在這樣一個(gè)狹小的空間內(nèi)，兩支流動(dòng)著冷熱不同流體的支管間必然發(fā)生熱回流(溫度交叉)現(xiàn)象，對(duì)實(shí)際的換熱效果將產(chǎn)生一定的影響。如處理不當(dāng)，將產(chǎn)生較大的影響，這是設(shè)計(jì)和安裝豎直U型埋管地?zé)釗Q熱器時(shí)應(yīng)特別注意的問題。
????影響U型埋管支管間熱量回流的主要因素是兩支管間的間距和灌漿材料的導(dǎo)熱系數(shù)，至于它們對(duì)地?zé)釗Q熱器設(shè)計(jì)容量影響如何，取決于二者綜合作用的結(jié)果。隨著灌漿材料(或相對(duì))導(dǎo)熱系數(shù)的增大，所需相對(duì)管長隨之減少。灌漿材料導(dǎo)熱系數(shù)大小對(duì)換熱器容量影響程度的大小，還與兩支管的間距有關(guān)，這是在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的。即灌漿材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小時(shí)．兩支管間距的大小．對(duì)地?zé)釗Q熱器設(shè)計(jì)容量有較大影響；增大灌漿材料的導(dǎo)熱系數(shù)，有利于減少地?zé)釗Q熱器的容量。
????5）地下滲流。當(dāng)?shù)責(zé)釗Q熱器全年的冷熱負(fù)荷不平衡時(shí)，在地下積累的多余的熱量(或冷量)會(huì)引起地下年平均溫度的變化，進(jìn)而影響地?zé)釗Q熱器的出力。這一影響因素將使所需的換熱器容量增加。在上述分析中，未考慮地下水流動(dòng)的影響。如果地下水流動(dòng)活躍，每年都可以把負(fù)荷不平衡導(dǎo)致的那部分多余的熱量中的大部分帶走，使得大地溫度的變化減緩，那么負(fù)荷不平衡的影響將大大減弱。
????地大熱能由中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）組建，依托中國地質(zhì)大學(xué)的學(xué)術(shù)優(yōu)勢(shì)，組建了一批由海內(nèi)外學(xué)者組成的世界一流的交叉人才團(tuán)隊(duì)，聚集了十大優(yōu)勢(shì)學(xué)科領(lǐng)域（地質(zhì)學(xué)、礦產(chǎn)勘查、地球物理、地球化學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地理信息系統(tǒng)、管理科學(xué)與工程、旅游資源管理）三十多位專家學(xué)者，定期研討地?zé)峥茖W(xué)問題、問診地?zé)釋?shí)際難題，在地（水）源熱泵換熱不夠、冷熱不均、填充不實(shí)、漏水、土壤溫度過低、井深不夠、水質(zhì)不好、回灌量小、含沙量大造成塌陷等問題有著豐富的經(jīng)驗(yàn)及客戶案例。