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冬季使用地源热泵需要避免哪些状况?

文章出处:   责任编辑:   发布时间:2017-07-21 15:55:19    点击数:-   【

问:冬季使用地源热泵需要避免哪些状况?

答:北方地区燃煤锅炉的逐渐禁用让地源热泵获得了更大的市场,作为利用可再生能源的高效节能,环保型的系统,虽然优势众多,但还是在冬季使用时还需要注意一下事项。

冬季使用地源热泵需要避免哪些状况?

在寒冷地区由于其冬季供热负荷大于夏季供冷负荷,造成热泵从地下土壤的吸热量大于夏季向土壤的排热量,致使土壤温度有可能逐渐降低,造成冬季使用时地源热泵机组的蒸气温度降低,致使系统供热量下降,耗功率上升,供热系数COP降低,一般情况下,土壤温度降低1℃,会使制取同样热量的能耗增加3—4%。同理,对于南方地区,由于夏季空调冷负荷大于冬季供暖负荷,可能造成地下土壤的温度越来越高,造成机组的冷凝温度提高,致使制冷量减少,耗功率上升。因此,维持地源热泵地下埋管换热器系统的吸、排热平衡是地源热泵系统正常、高效运行的可靠保证。

地热平衡问题是地源热泵使用中常见的问题,在寒冷地区,由于冬季的供热量大于夏季的散热量,这就造成了地下土壤中的吸热量大于夏季向土壤中的拍热量,导致土壤的温度逐渐下降,造成冬季使用地源热泵时蒸气温度降低,系统供热量下降,能耗量上升,导致使用的电量增大,运行效果受影响。一般来讲,水平埋管可以和地面进行充分地热交换,因此不存在地下土壤的热平衡问题,但是对于垂直埋管来讲,因为埋放较深,所以易受地热平衡问题的影响,一般最常用的方法是采用带有太阳能集热器辅助加热的太阳能地源热泵系统,可从根源上解决这一问题。

土壤的冻结对埋管换热器传热的影响是地源热泵冬季使用时应注意的另一因素,在零下摄氏度的条件下换热器的周围土壤可能会发生冻结,水分冻结会放热,导致大量潜热被释放出来,所以应考虑到冻结时的土壤温度要高于没有冻结时的温度,而且含水量越高温度差越大。

冬季使用地源热泵需要避免哪些状况?

在北方寒冷地区,冬季进入地下埋管换热器的液体温度一般均在0℃以下,换热器周围含湿量的土壤可能冻结。根据定性分析,水份冻结时,有大量的潜热被释放出来,因此在吸收同等数量的热量情况下,土壤降低的温度幅度小,水份越多,释放的潜热越多,温度降低幅度越小,在邻近换热器埋管的土壤温度越高。如果设计中不考虑土壤中水份冻结的影响,计算出的地下埋管周围的温度场偏低与实际情况偏差较大,水份越多,差别越大,因此设计中应考虑水份冻结的影响。但目前有关岩土冻结和其计算方法方面的研究文献不多,但可以肯定土壤冻结对地下埋管换热是有利的。有的文献提出在长期连续运行时,如不考虑冻结的影响,换热器尺寸要比实际偏大31%。有的采用简化方法,把埋管与周围土壤换热过程按未结冻和冻结两种模型计算,冻结时按冻结区的当量导热系数、比热和密度及末冻结时的导热系数、比热和密度分别建立盘管内流体能量方程、盘管壁的能量方程、土壤冻结时的能量方程、土壤末冻结时的能量方程,最后采用有限差分法求解方程,得到冻结时和末冻结时的土壤温度场分布情况。考虑冻结时的土壤温度均高于未考虑冻结时的温度,而且含水量越高,温度差别越大。

在冬季使用地源热泵时要考虑到地下土壤的热平衡问题和土壤冻结问题,只有这样才能保证地源热泵后期使用的效果,不过也不用担心,只要正确及时的进行处理,地源热泵还是会发挥出色的作用。

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