地源热泵利用地热能,会把地热能用光吗
地源热泵技术,是利用地下的土壤、地下水温相对稳定的特性,通过消耗电能,在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方,在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中,达到降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源,可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热,向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷。同时,它还可供应生活用水,可谓一举三得,是一种有效地利用能源的方式。
在中国,煤作为主要能源, 煤炭在我国能源体系中占主导地位,煤是各种能源中污染环境最严重的能源,只有减少城市地区煤的使用,城市大气污染问题是才可能得到解决。现在各地都在采取措施控制燃煤的数量,选用电采暖、燃油或者燃气采暖等措施,但都存在运行费用高、资源不足和排放CO2这些问题。从降低运行费用、节省能源、减少排放CO2排放量来看,地源热泵技术是一个不错的选择。
从上个世纪80年代开始,国内对地源热泵应用进行了一系列的研究工作,主要集中于以下几个方面:
(1)地下埋管换热器的传热模型和传热研究;
(2)夏季瞬态工况数值模拟的研究;
(3)太阳能、水电等与地热源联合应用的研究;
(4)地源热泵系统的设计和施工;
(5)地源热泵系统的经济性能和运行特性的研究;
(6)地源热泵系统与埋地换热器的技术经济性能匹配方面机组整体性能的研究;
(7)土壤热物性及土壤导热系数的试验研究等等。
取得了如下成果:
1、在地源热泵的三种不同的系统形式中,对土壤热源地下U型垂直埋管周围土壤的非稳态温度场进行了数值模拟,根据数值模拟计算程序可给出U型垂直埋管向地下放热量与埋管的埋深及埋管的热作用半径的对应关系,为U型垂直埋深、数量及间距的设计提供了参考依据。实测获得了单位钻孔长的取热率为30-50W/m,可作为设计参考数据。
2、实验结果表明,岩土性能及由年平均温度决定的岩土原始温度对岩土换热器性能有显著影响,在砂岩中设置的换热器比沉积土中的性能好。对于土壤源热泵来说,土壤作为热泵系统的热源,对土壤热物性及土壤导热系数的试验研究显得尤为重要。通过实验得到了土壤及其与不同比例黄砂混合物的导热系数随含水率和密度的变化规律,土砂混合比为1:2时的混合物的导热系数最大,为寻找最佳的回填材料提供了基础数据。
3、通过对地质结构的分析,土壤温度分层基本上可以分为三层:
地表到地下20米为变温层:此层随气候和环境温度变化而变化。地下20米到地下50米为恒温层:此层常年温度为16度左右,不随气候和环境温度变化而变化。地下50米以下为增温层:此层土壤温度随深度增加而增加。地源热泵主要利用浅层热能,此层热能主要来源于太阳,以及深层热能向上传递的热量。
有人担心:建筑物单独采暖,会把当地地热能用光吗?会不会影响地热平衡?
针对这个问题,我们做了多年的研究和观察,确定地热能是可以自动恢复平衡的。地下情况是复杂的,地下热量传递不仅有纵向的也有横向的。地下水的运动也会促进热量的平衡。
江苏无锡金马医疗器械公司办公楼地源热泵空调项目。2004年做的项目。此项目采用土壤源垂直埋管换热系统。经多年的观测:地下温度并未因使用而失去平衡。
结束语
地源热泵空调作为一种环保节能的空调方式,应该得到广泛的推广使用。不用为地热能的恢复与平衡而担心。