基于監(jiān)測數據的地埋管地源熱泵系統(tǒng)運行策略優(yōu)化

谷玉榮 梁 亮 封文娜

1 前言

地源熱泵的優(yōu)點是非常突出的尤其是在能源匱乏對可再生資源需求迫切并且環(huán)保節(jié)能意識逐漸加強的今天，但是地源熱泵至今還無法大范圍的推廣開來。技術要求高，成本高，對地理位置和土壤特性要求都很高是地緣熱泵無法大面積推廣的局限性所在。我們本文的主要目的是尋求地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化管理，希望能夠找出無法大面積推廣的問題所在并且尋求一個途徑能夠幫助地源熱泵系統(tǒng)推廣，并且希望運用監(jiān)測數據來對系統(tǒng)進行整體的研究和改進。

2 地源熱泵系統(tǒng)的組成和結構

地源熱泵的交換系統(tǒng)形式并不是單一的它具有有多種形式分別為地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)和地埋管地源熱泵系統(tǒng)。地源熱泵有冷熱兩個系統(tǒng)。其中制冷系統(tǒng)是由地下水，地下巖石或者是土壤組成，而制熱系統(tǒng)是由水源熱泵機組、地熱交換和建筑物內系統(tǒng)組成的。

3 地源熱泵具有什么優(yōu)點

3.1 不會對環(huán)境造成污染

地緣熱泵冬季供暖夏季產涼，并且整個系統(tǒng)的運行最大程度的依靠自然的力量。雖然地源熱泵也會有污染物廢氣的排放，但是相比較其他幾種供熱制冷方式來講，它排放的污染物要少將近一半或者一半以上接近七成，可以說在現階段是節(jié)能減排的強勢選擇。

3.2 維修費用和時間少

地源熱泵系統(tǒng)設備基本上都在室內和地底下，這些設備基本上不會遭受風吹雨淋還有太陽的暴曬，這非常有利于設備的保護，非?？煽坎⑶乙矔m當的延長設備的使用壽命。

3.3 系統(tǒng)壽命長

一般的空調使用壽命在十五年左右然而地源熱泵系統(tǒng)的使用壽命要比空調高出35年之久，正是因為系統(tǒng)的大部分設備都在地底下，會減少侵蝕，這么長的壽命是非常難能可貴的。

3.4 一機多用

一套地源熱泵系統(tǒng)既能制冷有能夠制熱，而平常我們需要空調，暖氣和鍋爐同時存在才能達到一種冬暖夏涼的功效。這樣看來系統(tǒng)是非常具有優(yōu)勢的。

3.5 不占地方，節(jié)省空間

因為地緣熱能系統(tǒng)不需要鍋爐房，冷卻機等設備，它的設備大多都隱藏在地下部分并且即使是在地上的部分設備也是處于墻體之內的這樣就會使建筑整體顯得非常的美觀大方，并不顯得突兀。

3.6 水資源的循環(huán)利用

地源熱泵系統(tǒng)對水的要求并不是很高，無論是海水，地下水還是工業(yè)廢水都能夠加以運用并且運用的效率非常的高。這樣既避免了對不可再生資源的使用又能夠節(jié)約水資源。

4 地源熱泵系統(tǒng)的局限性

4.1 成本較高

因為它不像空調只要合理的安裝它的外掛機就可以了，暖氣的安裝也并不算繁瑣。但是由于地源熱系統(tǒng)需要安裝在地下，且需要的管道還有程序都比較多。不止是地下部分還有它的地上部分建造起來是比較麻煩的，而且需要專業(yè)人員進行安裝這是一筆比較大的支出。因此地源熱泵的成本限制了它在全國范圍內的推廣。

4.2 技術具有局限性

地源熱泵對自然能量依靠性比較大，因此系統(tǒng)受到環(huán)境因素限制比較嚴重，由于天氣或者是地理因素等原因，地熱能源分布的很不均勻不平衡。而這樣的不平衡帶來的就是對技術要求的提高，現實卻是我們的技術或者說是技術普及還無法很好的解決現在的這個問題。

4.3 受環(huán)境限制力很大產能小利用率低

因為各個地區(qū)的自然以及建筑周圍整體環(huán)境有所不同，有時系統(tǒng)的制熱或者是制冷的能力并不是那么的強，那么在這時就會產生一個非常尷尬的問題就是冬天室內并沒有那么暖和夏天室內并沒有那么涼快。但這時已經安裝了地源熱泵系統(tǒng)如果再安裝暖氣或者是空調的話花費就會很多。

5 地源熱能系統(tǒng)優(yōu)化策略

我們對地源熱泵系統(tǒng)進行檢測并且對監(jiān)測得來的數據進行總結分析得出來的結論告訴我們地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化其實是以控制為基礎的，并且地理環(huán)境因素對于系統(tǒng)應用會有很大的影響因素。我們在最初的系統(tǒng)設計時就要十分的注意，根據數據得出來的結論告訴我們鉆孔深度對系統(tǒng)有一定影響，增加鉆孔深度能夠有效改進地埋管換熱性能提高系統(tǒng)的效率。如何進行合理有效的控制來提高資源的利用率和系統(tǒng)整體的使用效率就要根據實際情況來進行具體的研究和設計。

6 結束語

地源熱泵系統(tǒng)主要依靠地熱這一種可再生資源，基本上不會產生廢水，廢氣和廢料，并且地源熱泵系統(tǒng)的推廣更加節(jié)省了煤炭天然氣等不可再生資源。并且從另一方面來說，地源熱泵系統(tǒng)產生的熱能和冷能范圍都十分的廣泛。就按教室來說，一個教室可能需要兩個空調和至少四片暖氣片。但是一個地源熱泵系統(tǒng)就給解決了。正是因為這樣地源熱泵系統(tǒng)在學校，商場，辦公樓，宿舍，醫(yī)院等人比較集中的地方。它可以說是名副其實的綠色空調，我希望在不久的將來能夠克服系統(tǒng)存在的一些問題實現大面積的推廣和使用。

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[3]徐輝.夏熱冬冷地區(qū)地源熱泵系統(tǒng)運行特性分析[D].揚州大學，2014.