资源环境可持续发展的热泵应用问题讨论程力(2)
2014-09-04 01:51
导读：二、土壤热特性和回填材料对地源热泵性能的影响 土壤的热特性对地源热泵系统的性能影响较大。土壤热特性主要与组成土壤的固体颗粒成分、导热性能
二、土壤热特性和回填材料对地源热泵性能的影响
土壤的热特性对地源热泵系统的性能影响较大。土壤热特性主要与组成土壤的固体颗粒成分、导热性能、土壤的含水量、密度有关。Leong等（1998）进行了土壤成分和含水量对埋管换热器和热泵性能的研究。研究表明，干燥土壤的地源热泵的性能系数COP要比潮湿土壤的COP低35%，当土壤含水量低于15%时，随着含水量的降低，热泵的循环性能系数将迅速下降。土壤含水量在25%以上，地源热泵的性能将会得到有效的提高，而当含水量超过50%后，含水量的增加，热泵循环性能系数提高的趋势减缓。
土壤含水量从50%增加到100%，其COP仅增加1.5%。
在U型埋管和管井之间填充适当的材料，可以使管道和井璧的接触更加紧密，提高埋管换热器的传热效果。同时，回填材料可以有效防止土壤冻结、收缩、板结等对埋管换热器的传热效果的影响，也可有效防止地下污染物对埋管的不利影响，因此选择适当的回填材料对地源热泵的性能有重要的影响。目前应用的回填材料主要有沙土混合物，水泥灰浆和火山灰粘土等。从提高埋管换热器性能来看，水泥灰浆回填具有更大的优越性。
对于严寒地区地源热泵的应用，除应注意埋管内流动介质的防冻外，尚应注意由于埋管自地下取热可能导致的土壤冻结对地源热泵性能的影响。量输出，也降低了系统的COP。当机组停运一段时间，冻结的土壤融化，埋管断面又恢复到原来的形状。根据现场情况分析，管道挤压问题的产生，主要是由于土壤膨胀产生的应力大于了埋管的抗压强度。如果地下土壤和回填材料具有不易冻结的性质，则管道不会出现挤压现象。实验表明，管道最大挤压出现的部位位于U型管进水管的中部。当管内流体温度在-5℃～-10℃范围内，管道挤压的程度随温度的降低而增加，当温度保持在-2℃时，管道没有明显的挤压现象。由于管道挤压，在-5℃～-10℃范围内管道断面积的减小由6%增加到32%。与进水管相比，U型管的出水管部分在实验的温度范围内没有出现明显的挤压现象。
（科教作文网http://zw.NSEaC.com编辑发布） 在严寒地区，保证土壤埋管附近的土壤温度在冻结点以上是防止由于土壤冻结膨胀而对埋管产生挤压的根本措施。另外一个有效的措施是选用合适的回填材料，如水泥灰浆不但可有效提高埋管的传热效果，也可防止由于土壤膨胀对埋管可能形成的挤压。
三、结论
在空调制冷领域应用热泵技术，应综合考虑资源、环境和效益之间的关系，就目前而言，应尽量扩大可再生能源和低品位能的应用范围，应加快常规工质的地源热泵的应用和推广研究。就对环境的长期影响和资源的合理利用来看，以可再生能源为热源、以清洁能源为动力和采用工质的热泵技术将是解决空调冷热源的根本措施。
