理论教育 地源热泵应用中的问题及对策

地源热泵应用中的问题及对策

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:地源热泵系统所需热量由地下岩土层提供。但土壤源热泵系统安装成本较高,且土壤热失衡也是土壤源热泵系统面临的重要问题。影响地源热泵推广应用的主要原因多种多样。对于专门针对地源热泵的打井回灌工作没有相应的培训与资格认证,打井人员技术参差不齐,井深与孔径达不到标准、井内故障难以维修、回灌材料不合格等问题频发。

地源热泵应用中的问题及对策

地源热泵系统所需热量由地下岩土层提供。该系统既不像空气源热泵那样易受环境温度影响,也不像地下水源热泵那样易受限于地下水量和水质,且对生态环境影响较小。但土壤源热泵系统安装成本较高,且土壤热失衡也是土壤源热泵系统面临的重要问题。为解决热失衡问题,有学者提出以太阳能化石燃料、空气源、工业余热等热源补偿方式和改变热泵运行策略的方式对土壤进行热补偿。

影响地源热泵推广应用的主要原因多种多样。但从土壤角度分析,存在以下主要原因:

(1)土壤特性问题。地源热泵系统的性能好坏与当地土壤热特性密切相关,地热源的最佳间隔和深度取决于当地土壤的热物性和气候条件。土壤的热特性研究主要包括土壤的能量平衡、热工性能、土壤中的传热与传湿以及环境对土壤热物性的影响等。

(2)地下换热器传热机理的理论研究繁多,但缺乏理论与实践的有效结合,缺乏多数环境下应用技术的系统研究以及实际有效的强化传热方法。

(3)对不同冷、热负荷下,地下换热器与热泵系统最佳匹配技术的研究不够。20世纪90年代以来,地热空调技术的研究热点依然集中在地热能换热器的换热机理、强化换热及热泵系统与地热能换热器匹配等方面。与前一阶段单纯采用“线源”传热模型不同,最新的研究更多地开始关注相互耦合的传热、传质模型,以更好地模拟地热能换热器的真实换热情况。(www.daowen.com)

(4)安装土壤埋管初期投资较大。为增强经济性,进一步研究采用热物性更好的回填材料,以强化土壤埋管在土壤中的导热过程,从而降低系统用于安装土壤埋管的初投资;为进一步优化系统,国外有关地热能换热器与热泵装置的最佳匹配参数的研究也在开展。

(5)热泵技术与其他技术的配合问题。地源热泵技术是暖通空调技术与钻井技术的综合技术,两者缺一不可,这要求工程组织者和工程技术人员能够合理协调,做好充分的技术经济分析。

(6)对环境的影响问题。目前地下水的回灌技术不完善,在一定程度上会影响以水为低位热源的地源热泵的进一步推广;此外,土壤源热泵空调系统钻井对土壤热、湿及盐分迁移的影响研究有待进一步深入,如何使不利因素的影响减到最低程度是必须考虑的问题。

地源热泵系统的施工主要在于钻井、成井、洗井、回填、回灌等方面。对于专门针对地源热泵的打井回灌工作没有相应的培训与资格认证,打井人员技术参差不齐,井深与孔径达不到标准、井内故障难以维修、回灌材料不合格等问题频发。

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