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产业报告2019丨技术篇:五、电动热泵供热技术之浅层地源热泵

发布者:CHIC | 日期:2020-07-10 | 来源:CHIC | 阅读:818

第三篇 技术篇

五、电动热泵供热技术

3.浅层地源热泵

由于多地禁止直接抽水取热,地源热泵成为浅层地热应用的主要方式,近年来在国内发展飞速。在地下埋管,通过埋管中循环水与地下砂石黏土换热,提取地层中热量,再通过热泵提升热量品位,以满足建筑供热需求。浅层地源热泵的关键是保证冬夏热平衡,即全年由地下埋管系统提供的冷量与热量一定要基本平衡。对埋深为100米左右的地下埋管,换热后的循环水一般在10到15℃之间,热泵的电―热转换效率为3到4。近年来,我国研究人员研发成功用于西北地区2000米到3000米深的地下埋管热泵系统,循环水出水温度可以达到20到30℃,电-热转换效率COP可达4到5。

由于大面积垂直埋管,地下埋管系统与外部环境的热交换能力很差,要求冬季蓄入地下的冷能在夏季被全部利用;反之,夏季蓄入地下的热量能在冬季全部利用。如果平衡不能满足,如以供热为主的建筑,取热量大于排热量,土壤温度会下降,系统性能衰减,导致地下系统温度逐年升高(冬季取热量小,夏季取冷量大)或降低(冬季取热量大,而夏季取冷量小),几年后整个系统可能因性能恶化而报废(如图3-16所示)。

图3-16 土壤平均温度和机组供热效率逐年变化

热平衡可采用辅助设备补热(锅炉,可靠性高,能效比低,高能低用)或减少取热(太阳能,绿色环保,初投资高,运行维护困难)、热管或风冷换热器等复合补热(图3-17)。

 

 

图3-17 补热式浅层地源热泵系统示意图

另一方面,以土壤为介质,进行季节性蓄能,必须有足够体积的土壤。对一些高层建筑而言,如果一边没有可用来埋管的足够地表场地,就很难找到足够体积的土壤来蓄能。只有在低容积率条件下,才适合采用地源热泵。高容积率的场合或由于蓄热管道深埋造成投资过高,或因蓄能土壤体积不足而造成性能不佳。


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