【正文】 作為最后的結(jié)論，應(yīng)該使地源熱泵的地?zé)釗Q熱器能夠適應(yīng)具有更多優(yōu)勢(shì)的中國(guó)南方氣候。能夠氣候條件對(duì)地源熱泵系統(tǒng)性能的影響 6 看出，在相同的運(yùn)行階段，這三種地?zé)釗Q熱器的傳熱能力與圖 6.(a)所示的相比是比較高的。這于圖 6.(b)所呈現(xiàn)的相類似。冬季的土壤溫度呈現(xiàn)相反趨勢(shì)，從開始的 22 攝氏度左右降到穩(wěn)態(tài)下的 17 攝氏度以下?？諝鉂穸入S季節(jié)變化而有很大波動(dòng)并且在夏季最高。正如圖 1 描繪的那樣，轉(zhuǎn)子流量計(jì)被用來(lái)獲取每一個(gè)地?zé)釗Q熱器的流速。圖 2 中描繪了地?zé)釗Q熱器的配置線路。下一部分的描述中，一套試驗(yàn)設(shè)備在一所大學(xué)研究的基礎(chǔ)上第一次進(jìn)行建造和測(cè)試，并在廣州市成功實(shí)施。熱提取 /儲(chǔ)存的整個(gè)過程是暫時(shí)性的。Lund JW(2020)指出地源熱泵系統(tǒng)可以看成一個(gè)能高效利用能量的機(jī)械系統(tǒng)，而且比空氣源熱泵多了幾個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)。在本文中，對(duì)氣候?qū)?yīng)用地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)的影響進(jìn)行了對(duì)比討論。對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析能得出以下結(jié)論：如果只從土壤中吸取熱量，在兩個(gè)月后， 地源熱泵附近的土壤溫度將減少到20攝氏度以下 。主要有： (a)他們消耗較少的能量來(lái)維持運(yùn)轉(zhuǎn)， (b)在極低的外界溫度下，他們不需要補(bǔ)充熱量， (c)他們使用較少的制冷劑， (d)他們的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，并且后期的維修保養(yǎng)費(fèi)用較少， (e)他們并不需要專門的設(shè)備去查找那些因暴露而風(fēng)化的部位。從與地面水平或垂直鋪設(shè)的管道提取 /儲(chǔ)存熱量。 氣候條件對(duì)地源熱泵系統(tǒng)性能的影響 2 構(gòu)成試驗(yàn)系統(tǒng)的示意圖如圖 1 所示。 圖 圖 地?zé)釗Q熱器有 30 米的深度，換熱器間的間距是 5 米。制熱循環(huán)轉(zhuǎn)換到制冷循環(huán)是通過一個(gè)四通閥實(shí)現(xiàn)的?？諝獾钠骄鶟穸仍谙募臼?70％，在氣候條件對(duì)地源熱泵系統(tǒng)性能的影響 4 冬季是 50％。在這里必須指出，當(dāng)夏季土壤溫度高于 37 攝氏度和冬季低于 17 攝氏度之后，熱泵開始間歇運(yùn)行。熱泵停止運(yùn)行一段時(shí)間后，單 U 型管和雙 U 型管的傳熱能力將從起始的 60 瓦特 /米下降到能從土壤吸取熱量的 45 瓦特 /米以下。對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析可以得出，在混合運(yùn)行一定時(shí)間后地?zé)釗Q熱器和土壤的傳熱性能都有所提高。在一些熱不平衡的工程實(shí)例設(shè)計(jì)中，一些措施是應(yīng)該考慮的。為了使作為熱源 /冷源的土地資源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)利用，就應(yīng)該使向土地排入的熱量與從土地吸取的熱量保持平衡。圖 7.(b)顯示了制冷模式下運(yùn)行一年后地 熱換熱器的傳熱能力分布情況。原因就是上文所述的土壤傳熱特性日益惡化。逐漸地，從第 40 天至第 90 天，由于正處于熱平衡狀態(tài)，溫度的升高很輕微，最后不同鉆孔的溫度停留在一個(gè)穩(wěn)定的點(diǎn)，此時(shí)平均溫度超過 37 攝氏度。該圖顯示夏季平均溫度是 29 攝氏度，冬季平均溫度是 16 攝氏度。為了獲得地?zé)釗Q熱器的進(jìn)出口水溫或者冷凝器和蒸發(fā)器的冷媒溫度，熱電偶被安置在管內(nèi)的各個(gè)測(cè)試位置。這些地?zé)釗Q熱器在并聯(lián)接法方式下運(yùn)行。本篇研究報(bào)告分別在制冷和制熱模式下，對(duì)這三種類型的地?zé)釗Q熱器進(jìn)行了性能分析。因此，它主要依賴于土壤類型，溫度和濕度梯度。在很多應(yīng)用中，地源熱泵 (GSHPs)是供暖和降溫的最有效方式，因?yàn)樗鼈円蕾囉诮ㄖ镏車目稍偕鸁嵩?。在許多應(yīng)用中，熱泵是唯一能滿足加熱和冷卻要求的運(yùn)行方式，因?yàn)樗麄兛梢岳媒ㄖ镏車目稍偕茉?。如果向土壤排入相同的熱量三個(gè)月，土壤溫度將會(huì)超過 37攝氏度，那將不再適合于空調(diào)系統(tǒng)。不過，主要的缺點(diǎn)是初期投資比較高，大約比空氣源設(shè)備高出 30－50％。熱容量隨潮濕程度和氣候條件的變化而變化。 該系統(tǒng)主要由兩個(gè)獨(dú)立的環(huán)路構(gòu)成： (a)水環(huán)路， (b)冷媒環(huán)路。沿地?zé)釗Q熱器垂直布置六個(gè)熱電偶 ，用來(lái)獲取土壤的溫度。從夏季到冬季該實(shí)驗(yàn)室都能夠適應(yīng)。因?yàn)樵趶V州夏季持續(xù)的時(shí)間要比冬季長(zhǎng)，所以該項(xiàng)測(cè)試在夏季持續(xù)了 100天，而在冬季只持續(xù)了 49 天。這就是說(shuō)，土壤溫度已達(dá)到其傳熱的極限容量，已不再滿足空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的條件。套管的傳熱能力將從 45 瓦特 /米下降到 25 瓦特 /米以下。向土壤排放的熱量應(yīng)該與從土壤吸取的熱量保持平衡。 由廣州科學(xué)工程項(xiàng)目主辦 2020Z3D0491。如果僅是排入熱量，三個(gè)月后，土壤溫度將會(huì)超過 37 攝氏度， 這已不再滿足空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行條件。土壤溫度從開始的 25 攝氏度上升。在運(yùn)行 40 天后，套管的傳熱能力下降到 20 瓦特 /米以下。由試驗(yàn)得知，土壤溫度 迅速上升。圖 4 中分別顯示了夏季和冬季周圍空氣 的平均溫度和濕度的分布情況。熱電偶也被用來(lái)測(cè)量水和冷媒的進(jìn)出口溫度。圖 3 中給出了這三個(gè)地?zé)釗Q熱器的主要特點(diǎn)，圖 3 中標(biāo)有 (a)單 U 型管， (b)雙 U 型管，和 (c)套管。垂直式地?zé)釗Q熱器通常是在垂直鉆孔中插入一個(gè)或兩個(gè)高密度聚乙烯 U型管來(lái)充當(dāng)接地環(huán)路的，分別稱之為單 U 型管，雙 U 型管或套管地?zé)釗Q熱器。地?zé)釗Q熱器和貼鄰的土壤之間的傳熱主要是熱傳導(dǎo)并在以一定程度上是以水分遷移的方式實(shí)現(xiàn)的 [3]。在中國(guó)大約一半的初級(jí)能源是以煤的形式供給的，而煤是不可再生能源。在這方面應(yīng)用最廣泛的設(shè)備是鍋爐和空調(diào)。為了使作為熱源 /冷源的土地資源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)利用，就應(yīng)該使向土地排入的熱量與從土地吸取的熱量保持平衡。這是由于要花費(fèi)額外的人力物力來(lái)埋設(shè) 熱交換器或者為能源提供一口儲(chǔ)蓄井。因?yàn)闊崃康奶崛?/儲(chǔ)存會(huì)提高 /降低土壤溫度，溫度完全復(fù)原是有可能的。在水環(huán)路中配置一個(gè)水塔，以補(bǔ)給足夠的水。從上往下，這六個(gè)熱電偶之間的距離是 10 米、 8 米、 6米、 3 米和 3 米 (圖 2)。 3 圖 (a) 雙 U 型管 (b) 單 U 型管 (c) 套管 對(duì)地源熱泵進(jìn)行的各項(xiàng)測(cè)試是在穩(wěn)態(tài)條件下進(jìn)行的，以確定整體系統(tǒng)的性能特點(diǎn)。 (a)夏季 (b)冬季 圖 圖 5.(a)和 (b)顯示了不同季節(jié) 20 米深度處的土壤日平均溫度。 5 (a)夏季 (b)冬季 圖 換熱器的傳熱能力 (a)土壤溫度分布 (b)傳熱能力分布 圖 在不同季節(jié)受空氣溫度、濕度和土壤溫度的影響，不同地?zé)釗Q熱器的傳熱能力有很大的變化。正如上文所述，熱泵系統(tǒng)不能連續(xù)運(yùn)行。 本文進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，來(lái)說(shuō)明氣候?qū)?yīng)用地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)的影響。 原文出處 ： Xiangyun LIU,Min YANG,Ying CHEN,etc. EFFECT OF CLIMATIC CONDITIONS ON THE PERFORMANCE OF GROUND SOURCE HEAT PUMP SYSTEM[A]. International Congress of Refrigeration [C]. Beijing:. 7 EFFECT OF CLIMATIC CONDITIONS ON THE PERFORMANCE OF GROUND SOURCE HEAT PUMP SYSTEM ABSTRACT: Heating and cooling in buildings consume about 30% of the primary energy used in China. The most widely applied systems in this aspect are boilers and airconditionings. Heat pumps are the only monov