土壤源热泵技术高效运行关键在于其热平衡

    近日，从2011中国制冷学会年会扬州大学副教授杨卫波《土壤源热泵应用中关键技术及发展》的专题讲座中获知，根据《地源热泵系统工程技术规范》规定，地埋管地源热泵地下换热器设计前应进行热响应测试。其主要目的是：（1）获得埋管现场土壤源热物性参数，为地下换热器的设计与优化提供依据；（2）获得地下埋管的单位埋深换热能力，为埋管长度的初步估算及其布置提供参考。

    测试的参数包括土壤导热系数、土壤容积比热容、钻孔热阻、土壤原始温度、地埋管综合传热热阻。常用的方法包括查询土壤地质手册、取样测值法、探针法、现场响应探测法。影响测试的不确定因素，主要有数据处理方法（模型）、测试孔的结构（孔径、埋管形式、深度及回填等）、测试时间长短、加热功率的选择、电压不稳定性、连接管道冷热损失、测试仪器的精度、断电间断时间长短、地下水渗流。

    地埋管传热模拟的重要性在于寻求地下传热强化技术措施的需要，通过地埋传热模拟，可获得各因素的影响规律，从而寻求地埋管传热强化的有效技术措施，为提高换热效率，降低初投资提供基础。也是系统优化设计与能耗分析的关键，通过地埋管传热模型的建立，可实现长期运行动态仿真，为地源热泵系统优化设计及系统运行能耗分析提供帮助。

    地下埋管设计应关注的问题，设计应关注问题包括地埋管全年进出口温度，决定地源热泵的总体性能；土壤温度的全年变化，土壤的热平衡。据空调制冷大市场调查了解，设计方法包括工程估算法，单位延米换热量，首先根据建筑物的峰值冷负荷或热负荷确定出地埋管的放热量或吸热量，然后确定地埋管的布置方式，再根据测试所得单位埋深换热量即可求出所需地埋管的长度。存在的问题包括：1）冬夏季只进行单点温度测试。2）测试时间长度难以确定。3）土壤温度变化不能确定。4）测试工况下与运行工况不同，换热量需换算。

    地埋管施工的关键包括钻孔过程：钻机水平误差的控制、钻机深度与垂直度的控制；下管过程：水压试验，下管时应采用2-4m设置一个弹簧卡的方式使U型管两分支管处于分开状态。据制冷快报从制冷学年会上获知，回填过程：回填材料应具有好的流动性和保水性，且便于输送，应尽量采用机械自下而上回灌法，以确保回灌密实。管路保护：要注意保护管路系统，避免泥浆石块和其它异物进入系统，造成系统堵塞影响流量，对成孔进行编号，并设置成孔保护标示牌。

    土壤的热平衡具有很大的重要性，是系统长期高效稳定运行的关键，地下土壤温度在完成一个运行周期后能够自我恢复，从而保证其作为理想热源的“恒温”特性，保证系统长期运行在理想的冷热源温度下。 土壤的热平衡也是系统生态环保的关键，地温梯度变化会影响到大地热流，从而对地表对地表生态系统带来难以预测的影响。热失横会导致土壤温度的逐年持续升高或降低，引起生物种类的重新分布，最终影响到整个区域生态环境的变化。

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