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地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)
? ? 近年來，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)作為一項暖通空調(diào)新技術(shù)得到了越來越廣泛的應用。我們知道，設(shè)置在不同場合的豎直埋管換熱器將涉及不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，包括各地層的材質(zhì)、含水量、地下水的運動、地埋管換熱器負荷的間歇性、全年取、釋熱量不平衡等，這些都會影響地埋管換熱器的換熱性能，因此分析影響地埋管換熱器傳熱的主要因素是地埋管換熱器傳熱研究的主要內(nèi)容。湖北地大熱能根據(jù)多年來的工程實踐經(jīng)驗，分析研究了一系列影響地埋管換熱器換熱性能的因素，分析結(jié)果如下：
????1）冷熱負荷比。在很多情況下，地熱換熱器全年的冷、熱負荷是不平衡的。例如在北方，建筑物冬季的供暖負荷和供暖時間遠大于夏季的空調(diào)負荷和空調(diào)時間；而在南方情況則相反。在這種情況下，地埋管換熱器的排、取熱量不平衡。多余的熱量(或冷量)就會在地下積累，引起土壤年平均溫度的變化。如圖2所示：冷熱負荷均衡時孔深不隨運行時間變化。冷熱負荷不均衡時隨保證運行時間的延長設(shè)計孔深呈對數(shù)曲線增加。負荷越不均衡曲線坡度越陡。冷熱負荷不平衡致使土壤中熱量累積造成大地溫度逐年升高。導致?lián)Q熱工況惡化，熱泵制冷能力降低，進而需要更大容量的地埋管換熱器以滿足設(shè)計要求。
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????圖冷熱負荷比不同時設(shè)計孔深隨運行時間的變化
????2）鉆孔間距。計算結(jié)果表明，冷熱負荷比不變時設(shè)計孔深隨鉆孔間距(U型管間的間距)的減小而增大。冷熱負荷比不太大(如2左右)時，鉆孔間距對相對孔深的影響不是很大。當冷熱負荷比較大(3附近或以上)時，鉆孔間距對設(shè)計總孔深的影響程度加大。所以在實際設(shè)計中，當冷熱負荷不均衡程度較大時，應考慮增加輔助冷卻(或加熱)的手段，以避免因負荷不均衡而造成初投資的增加及地熱換熱器換熱狀況的惡化。
????3）巖土導熱系數(shù)與體積比熱。計算結(jié)果表明：在鉆孔間距不變時隨著巖土導熱系數(shù)的減小，設(shè)計孔深逐漸增大．這是地下?lián)Q熱熱阻增大的結(jié)果。隨著巖土導熱系數(shù)的增大，同一間距情況下孔洞設(shè)計無因次深度相應減小。這是由于巖土的導熱性能越強，越有利于系統(tǒng)熱媒即管內(nèi)流體與巖土的換熱，換熱效率越高，因此所要求的換熱器面積隨之減小。土壤的體積比熱對鉆孔總深度的影響趨勢與土壤導熱系數(shù)的影響大致相同。但其影響程度弱于后者。
????4）U型管兩支管間的熱量回流。在豎直U型埋管地熱換熱器中，鉆孔孔徑通常為110mm～130mm。在這樣一個狹小的空間內(nèi)，兩支流動著冷熱不同流體的支管間必然發(fā)生熱回流(溫度交叉)現(xiàn)象，對實際的換熱效果將產(chǎn)生一定的影響。如處理不當，將產(chǎn)生較大的影響，這是設(shè)計和安裝豎直U型埋管地熱換熱器時應特別注意的問題。
????影響U型埋管支管間熱量回流的主要因素是兩支管間的間距和灌漿材料的導熱系數(shù)，至于它們對地熱換熱器設(shè)計容量影響如何，取決于二者綜合作用的結(jié)果。隨著灌漿材料(或相對)導熱系數(shù)的增大，所需相對管長隨之減少。灌漿材料導熱系數(shù)大小對換熱器容量影響程度的大小，還與兩支管的間距有關(guān)，這是在設(shè)計時應注意的。即灌漿材料的導熱系數(shù)較小時．兩支管間距的大?。畬Φ責釗Q熱器設(shè)計容量有較大影響；增大灌漿材料的導熱系數(shù)，有利于減少地熱換熱器的容量。
????5）地下滲流。當?shù)責釗Q熱器全年的冷熱負荷不平衡時，在地下積累的多余的熱量(或冷量)會引起地下年平均溫度的變化，進而影響地熱換熱器的出力。這一影響因素將使所需的換熱器容量增加。在上述分析中，未考慮地下水流動的影響。如果地下水流動活躍，每年都可以把負荷不平衡導致的那部分多余的熱量中的大部分帶走，使得大地溫度的變化減緩，那么負荷不平衡的影響將大大減弱。
????地大熱能由中國地質(zhì)大學（武漢）組建，依托中國地質(zhì)大學的學術(shù)優(yōu)勢，組建了一批由海內(nèi)外學者組成的世界一流的交叉人才團隊，聚集了十大優(yōu)勢學科領(lǐng)域（地質(zhì)學、礦產(chǎn)勘查、地球物理、地球化學、水文地質(zhì)學、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地理信息系統(tǒng)、管理科學與工程、旅游資源管理）三十多位專家學者，定期研討地熱科學問題、問診地熱實際難題，在地（水）源熱泵換熱不夠、冷熱不均、填充不實、漏水、土壤溫度過低、井深不夠、水質(zhì)不好、回灌量小、含沙量大造成塌陷等問題有著豐富的經(jīng)驗及客戶案例。