某国际大酒店地源热泵系统方案
孔内安装单根高密度聚乙烯U形管,并用膨润土填充。这种设计可以使地下含水层免受污染,并且也是可靠的。但是,由于膨润土是一种传热性很差的材料,而且U形管在孔内会接触在一起,发生热“短路”现象,这都会影响整个地下换热器的换热性能。
美国的OSU(Oklahoma state university)分别对使用弹簧支撑架和不同填充材料的换热器进行了试验。弹簧支撑架的功能将U形管的两只尽可能的分开,使其尽可能的与孔壁相靠,从而减少U形管的两支管之间的热干扰。填充材料主要是通过添加某种材料来增强其传热性能。该试验分别对5眼地下换热孔进行了试验,所有的试验的输入热量是相同的。其试验结果如下图:
在上图中,各曲线从上到下分别为:(1)U形管标准安装,填充材料为27%膨润土的浆液;(2)U形管两只之间使用弹簧支
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撑架,支撑架之间的间距为3.05米,填充材料为27%膨润土的浆液;(3)U形管两只之间使用弹簧支撑架,支撑架之间的间距为1.52米,填充材料为27%膨润土的浆液;(4)U形管标准安装,填充材料为增强传热性的材料;(5)U形管两只之间使用弹簧支撑架,支撑架之间的间距为1.52米,填充材料为增强传热性的材料。试验结果表明,在试验的场地,第(5)种安装可以比第(1)种减少30%的井孔总进尺。
美国的GBT公司也对不同填充材料和U形管安装形式的能量影响范围和传导率进行了比较。分别如下:
能量影响范围比较 使用弹簧支撑架与否的比较
3、混合型地源热泵系统(Hybrid ground source heat pump system)
混合型地源热泵系统是指地下换热器与地面上其它辅助冷
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热源(如冷却塔、液体冷却器、冷却水池、太阳加热器等)相结合的空调系统。在地源热泵系统中,如果系统冬季从地下所提取的热能与夏季排入地下的热能不平衡,特别是当该不平衡较大时,会造成地温的升高或降低,从而影响系统的运行效率。有研究证明,在这样的不平衡系统中,加入辅助冷热源,即采用混合型地源热泵系统会降低投资,保证系统的运行寿命。下图为一个与冷却塔相结合的示意图。
4、设计方法的开发(设计模拟软件的开发)
为了使地源热泵系统的设计更加方便、可靠,国内外很多研究机构都在积极开发地源热泵系统的模拟、设计软件。一个好的模拟、设计软件可以使系统的设计更合理、运行更安全节能。目前,国内的设计模拟软件主要有GSTAR(地热之星),国外的有GLDesign(ground loop design)、TRNSYS、HVACSIM+ [D8]等。
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