地源熱泵可以在冬季通過熱泵增加地球中的低位熱能，給建築物供暖，同時降低地球中的溫度，即儲存冷能供夏季使用。在夏季，通過熱泵將建築內的熱量轉移到地下，給建築降溫，同時將熱量儲存在地下，供冬季使用。地源熱泵系統主要利用地下水或地表水和巖土作為低溫熱源，地源熱泵系統分別由水源熱泵機組、地熱能交換系統和建築系統組成。地源熱泵系統主要利用淺層地表蓄能，不受地理位置限制，可以無限使用。這種能源被稱為可再生能源。利用這種可再生能源的地源熱泵技術具有節能、高效、運行費用低等優點。
1地源熱泵的熱平衡
1.1淺表層冷熱負荷不均衡。
地源熱泵是壹種提取淺層地表的溫差能量，然後通過熱泵機組將熱源和熱匯擴散到周圍地表的地熱換熱器。因此，運行利用淺層地表熱能的地源熱泵系統，需要考慮從淺層地表提取熱能和常年釋放熱能之間的平衡。這就是我們常說的地源熱泵熱平衡。因為中國氣候差異明顯，尤其是西北地區。這就導致了我國大部分地區建築物表面冷熱負荷的不平衡，使得建築物表面常年處於冷熱負荷較重的狀態，甚至由於常年從地表提取和釋放熱量不壹致而造成我們所說的地下土壤“積熱”，這其實就是土壤熱量不平衡。如果出現這種問題，地球土壤將很難自我修復，甚至地球土壤中的能量也無法回收利用。這是土壤熱量不平衡的主要原因，而且這種客觀因素很難改變。如果土壤長期在“熱積累”下運行，往往會超過土壤的散熱能力，最終導致土壤中的溫度逐漸偏離原來的溫度，從而可能導致地表淺層溫度不斷升高或降低，從而使熱泵機組在夏季運行時的制冷效果和效率嚴重下降，最終影響熱泵機組的運行效率。
1.2地源熱泵的設計問題
地源熱泵根據從地表淺層提取和釋放熱能的規律運行，可以使地表建築夏季降溫，冬季保暖。地源熱泵在夏季和冬季交替運行時，表層土壤成為能量的載體和傳遞介質，並從埋管附近沿路徑向外擴散。熱擴散半徑範圍內土壤溫度的降低或升高幅度及其每個鉆孔自身的擴散量非常重要。這是因為土壤本身就是壹個巨大的儲能體，在儲存能量時，儲能體積會不斷增大，從而減小土壤平均溫度的變化範圍。因此，如果在壹定距離內合理布孔，埋管之間不會發生熱幹擾，可以避免溫度不斷疊加，也緩解了土壤溫度不斷降低或迅速升高的狀態。地源熱泵常年處於冷熱負荷較重的狀態下運行，容易引起熱平衡問題，會導致“熱量積聚”，從而加大地球土壤的冷熱溫差，對生態環境造成較大影響。這個問題壹直是大家關註的。根據有關資料，每壹個生態環境的質量都與其周圍的熱流密切相關。熱流高的地區，生態環境更好，生態系統越完善，生態環境越好。而低地熱流地區的生態環境相對較差，地熱流直接影響壹個地區的地表生態系統。生態系統能量的減少會影響壹個地區生態系統的多樣性，從而影響這個地區生態系統的穩定性。地源熱泵系統會脈動地熱流，地熱流的波動會影響壹個地區的降水分布和幹濕程度。因此，這壹地區的溫差逐漸增大，對地表的生態系統產生了很大的影響。
2地源熱泵熱平衡的對策
2.1正確認識地源熱泵
首先要了解和正確認識地源熱泵的本質。有些人傾向於認為地源熱泵其實是壹種便於淺層熱交換以達到采暖空調目的的技術，是壹種取之不盡的恒溫熱能。實際上，我們應該把“恒溫區”的熱能作為“儲能體”，即從地下盡可能多地釋放熱能，以保證熱源平衡。這已成為目前正確設計和使用該系統的唯壹解決方案。解決土地熱量不平衡問題的關鍵。此外，在冬夏負荷差距較大的地區，應首先考慮是否安裝輔助冷熱源設備，以消除或減少地下埋管釋放的熱能，特別是在我國北方熱負荷大於冷負荷的地區，可根據夏季冷負荷設計埋管深度和長度。輔助熱能作為太陽能或鍋爐或太陽能的補充。在我國南方那些冷負荷大於熱負荷的地區，需要根據冬季負荷計算埋管深度和長度，以輔助熱回收技術或冷卻塔，減少地源熱系統對地下土壤熱能的影響。
2.2減少地下換熱器
為了減少地源熱泵對淺層地表的影響，首先要降低地埋管換熱器的密度，增加地埋管換熱器的布置面積，這容易受到實際情況的限制。近年來的樁基埋管技術可以在壹定程度上解決埋管面積不足的問題，即在建築物的混凝土樁基中埋設地下U型管換熱器，擴大了埋管面積，也形成了樁基與周圍土地的熱交換，從而降低了鉆孔埋管的施工成本。最後，通過在樁基中匹配埋地換熱器，減少了占地面積。建築樁基有各自不同的結構，可以使樁基和U型管緊密貼合，從而減少兩者之間的阻力，最終加強土體的傳熱功能。
地源熱泵的熱工應用
本文選取了某地區某辦公樓的地源熱泵熱工作為研究實例。首先要在電腦上建立壹個辦公樓的模型，按照功能劃分區域，然後按照建築的類型劃分建築。然後根據辦公樓的建築圖作為參考，用DeST軟件建立建築模型。然後根據各種數據參數，如圍護結構熱工參數、室外設計參數、室內設計參數等進行參考和比較。然後利用清華大學DeST負荷仿真軟件進行仿真。根據辦公樓的建築圖紙和空調設計參數，可以在DeST負荷模擬軟件中建立建築負荷模型，然後啟動辦公樓的空調逐時動態負荷模擬，最終得到辦公樓的逐時負荷。從數據中發現，壹般的舒適性空調系統在實際運行過程中，在采暖季不會制冷，在過渡季節有時會開啟機組調節冷熱負荷。從全年逐時負荷的模擬結果來看，合理的修正可以使模擬結果更加符合實際。最後，應遵循局部原則，分析修正後的負荷小時圖。發現7月和8月空調負荷最大，空調供暖期最大負荷出現在65438+2月至2月。按逐時負荷計算，建築設計熱負荷小於設計冷負荷，會造成空調設計負荷無法承受最大負荷，導致連續運行。因此，了解系統在部分負荷狀態下的運行特性對改善系統運行是非常必要的。
更多工程/服務/采購招標信息，提高中標率，可點擊官網客服底部免費咨詢:/#/？source=bdzd