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    關(guān)鍵詞：地源熱泵 埋地 換熱器 運(yùn)行性能

    1 引言

    地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行性能受多種因素影響，如埋管周?chē)寥?、回填材料的熱物性，建筑物的冷熱?fù)荷等。在我國(guó)大部分地區(qū)，建筑物的冷負(fù)荷以及其運(yùn)行時(shí)間往往大于供暖負(fù)荷，文獻(xiàn)[1][2]均指出，在這種情況下，地源熱泵系統(tǒng)將給地下造成很大的冷熱量不平衡，使土壤溫度升高，這會(huì)有利于冬季供暖運(yùn)行，而不利于夏季制冷運(yùn)行，甚至若干年后不能向地下排熱。本文結(jié)合天津一示范工程及其利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所獲得的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)埋地?fù)Q熱器向地下排熱量與從地下取熱量不平衡對(duì)地源熱泵機(jī)組以及系統(tǒng)運(yùn)行性能的影響進(jìn)行分析研究，為地源熱泵的工程設(shè)計(jì)提供參考。

    2 組合型垂直埋管地源熱泵系統(tǒng)

    本地源熱泵系統(tǒng)埋地?fù)Q熱器采用樁埋管和垂直豎井埋管兩種方式，所有埋管均采用高密度聚乙烯塑料管，鉆孔直徑為300mm，樁埋管埋深為20m，共60口；垂直豎井埋管埋深為90m，共21口。

    地源熱泵示范工程運(yùn)行系統(tǒng)流程主要由三部分組成：    

    1)地下埋管換熱器閉式循環(huán)系統(tǒng)；

    2)半封閉單螺桿壓縮式熱泵機(jī)組；

    3）空調(diào)末端循環(huán)系統(tǒng)。

    數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控和采集系統(tǒng)（SCADA）包括測(cè)溫部件銅—康銅鎧裝熱電偶、流量傳送器、功率變送器、PLC下位機(jī)、組態(tài)王軟件和PC上位機(jī)。地源熱泵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的對(duì)象如下：地下不同深度上的土壤溫度（見(jiàn)圖2），樁埋、井埋進(jìn)出口水溫、流量，以及機(jī)組和水泵等功率。

    3 土壤冷熱量平衡分析

    截至到本文完成時(shí)，共取得兩個(gè)制冷季（2003-7-11到2003-9-7與2004-6-1到2004-9-21）和兩個(gè)供暖季（2003-11-17到2004-3-16與2004-11-11到2005-3-22）的完整運(yùn)行數(shù)據(jù)。建筑總面積為3715m2，夏季設(shè)計(jì)冷負(fù)荷320kW，冬季設(shè)計(jì)熱負(fù)荷147kW。通過(guò)處理所得數(shù)據(jù)，得到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行兩年來(lái)向地下排熱量與從地下取熱量見(jiàn)表1。數(shù)據(jù)處理方法見(jiàn)參考文獻(xiàn)[3]。    

    表1冬夏季地源熱泵系統(tǒng)向土壤排/從土壤取熱量

    從上表可以看出，該地源熱泵系統(tǒng)夏季向地下排熱量明顯大于冬季從地下取熱量，其中以2003年夏季排熱量與2003到2004年冬季取熱量相差最大。

    4 地下土壤溫度變化

    從圖3可以看到，土壤溫度隨制冷季不斷升高，隨供暖季不斷降低。圖中也可以看出巨大的排取熱量差值使土壤平均溫度有升高的趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)第一個(gè)全年運(yùn)行（2003夏季與2003到2004冬季），7點(diǎn)溫度升高了0.6℃，第二年后又升高了0.3℃，可見(jiàn)這種升高的趨勢(shì)在減小。定性分析，土壤溫度升高會(huì)有利于地源熱泵系統(tǒng)冬季供暖運(yùn)行，不利于夏季制冷運(yùn)行。