地源热泵运行的热平衡问题及解决方法
在线咨询
QQ咨询
扫一扫

扫一扫
微信关注有惊喜

全国服务热线
18175890063

返回顶部

地源热泵运行的热平衡问题及解决方法

在节能减排、绿色健康的政策推动下,地源热泵系统快速发展,随着地源热泵系统的广泛应用,它的节能及运行情况对整个建筑起着重要的作用,有些人就会问,地源热泵在运行过程中会有什么问题?该如何去解决这些问题?带着这些疑问,下面跟着小编一起来了解下,地源热泵在运行中出现的问题及解决方法。


一、地源热泵在运行时系统热平衡问题及解决方法?


随着地源热泵系统的数量及规模快速增加,国已经有多个数十万平米的地源热泵项目开始运行。与欧美土壤源热泵主要是布置水平埋管式土壤换热器,通过小型热泵机组承载别墅等小型住宅空调的方式不同,我国的土壤源热泵系统主要服务对象是规模较大的多层住宅和办公建筑,土壤换热器一般采用在一定区域内密集布置的垂直单U甚至双U型土壤换热器群,近年来还出现了利用建筑物地基内的工程桩或灌注桩密集布置土壤换热器群的新方式。这些密集型垂直埋管的方式虽然能较好的适应中国地少人多的国情,但是也带来了技术上的隐患,那就是土壤换热器布置范围内的土壤热平衡问题,它已经引起了各方面对此技术长期运行效果越来越多的担心。



如何解决地源热泵系统热平衡问题


由于地源热泵是利用地下换热器从土壤中提取热量,所以当建筑物的冬夏冷热负荷与运行时间相差太大时会导致换热器向土壤中吸取的热量与释放的热量存在较大的差别,这样长期以往,热量的不平衡会使土壤的温度不断的偏离的温度,因此长时间的使用会导致地源热泵的换热效果下降,影响正常使用。


土壤热平衡问题是地埋管地源热泵系统设计与应用中需要解决的首要问题,如今已经有不少方法应用在实际工程中,并取得了不错的效果,比如通过将地下换热器与地源热泵把机组对应设置成多个回路轮流使用,在部分符合条件下先选择使用土壤换热器布置的周边回路,以延长土壤换热器的温度恢复,避免局部过热。还可以在系统中加入辅助冷热源、间歇式控制等措施。其中使用较为广泛的措施就是采取混合式地源热泵系统。混合式地源热泵即地埋管换热系统与辅助散热设备或辅助热源混合使用的热泵系统。


1、冷却塔-地埋管地源热泵


在南方地区,建筑负荷特点一般是夏季冷负荷大于冬季热负荷,所以土壤热平衡问题是体现在土壤热量的堆积上。在此种负荷特点下,设计中地埋管的热容量是以建筑物的热负荷作为设计基础,夏季供冷时采用辅助散热设备散去室内多余热量。

冷却塔是混合式地源热泵系统常用的散热设备,在大部分大项目设计中,通常是根据建筑物全年累计总负荷计算热量得失,由系统对土壤取热量与散热量之差计算冷却塔循环水量从而选取冷却塔型号,在控制冷却塔时则固定时间启停。但由于建筑负荷与周围环境息息相关且负荷变化是一个动态过程,所以不应该单纯以此法选取和控制冷却塔。冷却塔的启停控制方法是根据机组出水温度来判断是否需要冷却塔辅助,且当所选冷却塔出水温度小于土壤在热泵制冷工况运行下的平均进水温度时启用冷却塔。采用冷却塔-地埋管地源热泵系统可以很好的解决土壤热平衡问题,而合理的选取和控制冷却塔,可以减少部分埋井数量,节约室外地埋管换热器的安装面积,同时初投资也会相应降低。


2、地源热泵间歇式运行


尽管地埋管地源热泵系统的连续使用会使土壤温度发生单向变化,但土壤温度场有着可恢复的特点,并且在建筑环境中供热供冷系统机组的运行具有间断性,有专业人士就提出了地源热泵的间歇式运行。通过人为合理的控制热泵机组的间歇运行,能够强化传热过程,提高热泵机组的使用效率,较好的解决土壤热平衡问题。而且如能充分利用这种间歇性弥补地下传热缓慢的不足,就能实现充分换热,减少地埋管的钻孔数,降低工程初投资。


3、回收利用多余热量制造生活热水


在夏季冷负荷大于冬季热负荷的地区,对于地源热泵系统土壤热量得失不平衡问题,用冷却塔将系统多余热量散发至空气中是较常用的方法,但从能源使用方面讲是浪费了这部分热能,系统夏季向土壤释放的热量大于冬季从土壤中取出的热量,可以利用这部分热量,为建提供全年生活热水将是节约能源的一个有效方法。将系统多余热量回收用于制造生活热水,不仅避免了这部分能量的浪费,还节约了部分制造生活热水所需的一次能源。


综上所述,地源热泵系统运行过程中出现热平衡问题,无需担忧,只要对地源热泵进行合理的辅助调整,土壤的平衡问题就可以充分的得到解决,不用再担心后期的使用问题。