253-国内外土壤源热泵研究综述.pdfVIP

国内外土壤源热泵研究综述 1 1 1 2 徐森森 刘寅 袁冬颜 秦志刚 1.中原工学院,郑州 451100 2.郑州绿建科技有限公司，郑州 450003 摘 要：土壤源热泵系统因具有高效节能、环保可再生、绿色无污染及运行费用低等优 点，被称为“绿色空调”，在暖通空调领域中具有较大的发展潜力。本文通过对国内外土壤 源热泵研究现状进行综述，论述了国内外研究现状及发展动态，分析了当前研究的不足，指 出日后研究的方向及重点，并对土壤源热泵的发展进行展望并提出建议。 关键词：土壤源热泵；岩土热物性；强化传热；回填材料；复合系统；控制策略 0 引言 地热资源可减少人类对化石燃料的依赖，被视为替代传统能源的新能源。土壤源热泵 （GSHP）系统是地热能应用的主要形式之一，许多国家将其与空调、采暖及生活用水的能源 利用技术相结合，作为实现节能及环保的重要途径。高效的土壤源热泵机组，其耗电量仅为 [1] [2] 普通冷水机组加锅炉系统的 30%~60% ，温室气体排放量仅相当于传统空调的 33% ，美国 环境保护署 （EPA）声称，GSHP 是最节能和环保的空调技术。 目前，有关土壤源热泵的文献数量颇多，国内外学者研究成果较为丰富，但就读者而言， 杂乱无章的庞大数据库，使得无从下手。针对国内外土壤源热泵的研究现状及发展动态进行 阐述，使读者对土壤源热泵的研究内容具有清晰、准确的熟知是有必要及重要意义的工作。 1 岩土相关参数研究 1.1岩土热物性测试研究 [3] 为使研究人员充分了解岩土热物性测试技术，Spitler 对岩土热物性测试的发展进行 [4,5] 了阐述。随着技术的成熟，由间隔布点到光纤测试的应用 ，测试精度逐渐提高。经比较， [6] 取样测试和现场测试结果相差甚大 ，推荐采用后者的测试结果作为设计依据。 [7] 分析各种因素对岩土热物性参数测试结果的影响具有重要意义 ，目前岩土热物性研究 [8] 多数建立在均质模型基础上，势必造成偏差。为此，陈金华 对比了分层及均质换热模型与 实际运行参数的单位井深换热量，相对于实测值的误差分别为1.57%、7.81% 。导热系数较 [9] 大的岩层位于上部利于埋管换热，各层孔壁温度有所差异，热影响半径不同 。因此，考虑 岩土分层，选用各层热影响半径的最大值作为井间距有利于土壤温度恢复及系统稳定运行。 1.2地下水渗流影响研究 国外最早将地下水渗流中热对流强度与热传导强度的比值作为地下水渗流对地埋管换 热性能影响的判别条件，随着对其研究的不断深入发现，它不仅能够改善地埋管的换热性能 [10,11] 而且对周围岩土温度场变化有影响作用 。有地下水渗流条件下，热堆积较小，利于岩土 [12] 温度的恢复，增加渗流速度和减小渗流水温可强化埋管的换热能力 ，当渗流速度为 -6 [13] 6.78x10 m/s 时，换热量可提高26.72% 。 作者介绍：徐森森（1989.09—），男，在读硕士，451100，郑州市中原工学院南校区，260283106@ 河南鹿邑人，研究方向是制冷空调节能技术与设备。 上述研究局限于地下水