热泵技术,在现代社会,已经成为一种实用且普遍的建筑制冷取暖技术。尤其是在土壤源热泵的应用方面,它利用地下浅层地热资源,进行供热和制冷的节能的新型能源利用技术,体现了显著的环保效益和长效的寿命。此技术通过卡诺循环和逆卡诺循环原理,实现了与大地土壤进行冷热交换的目的。
在武汉地区的实地考察中,我们观察到地源热泵垂直地埋管系统在运行时的温度变化数据,进而研究了热泵地下温度场的变化规律。地源热泵系统以其节能效果好、利用可再生资源等优点,越来越受到广泛运用。
我们主要研究的是采取垂直埋管形式的土壤源热泵。这种形式的热泵通过埋管中的流体与土壤间的换热,达到制冷取暖的效果。其中,垂直埋管因其占地面积小、单位管长换热量大、埋管换热效率高等优势,特别适用于大型建筑。
对于垂直埋管形式的热泵,其管型选择至关重要。目前,U型管和套管式管是常用的两种。由于U型垂直埋管式土壤源热泵具有众多优势,如占地面积小、可用范围广、灵活性高、恒温效果好、换热效率高、维护费用低等,已成为应用广泛的埋管方式。
对于温度测量系统,我们采用了基于现场总线和数字传感器技术的在线监测及分析系统,实时监测土壤温度,为优化地源热泵设计提供极大参考价值。我们收集了在热泵机组启动时的温度数据,包括不同深度埋管的典型日温度值以及建筑物内部的温度,同时还有冷冻水进出双U管时的水温。
在理论计算方面,我们主要讨论了地源热泵温度监控系统的理论公式和地埋管换热器的换热系数计算。通过对流体在管内的对流换热、管壁内外的导热过程以及回填物质与外层土壤的导热过程进行详细分析,建立了相关的数学模型。
在数据分析与结论部分,我们通过实际测量数据验证了理论模型的正确性。我们发现,随着埋管深度的增加,温度逐渐降低,这符合热泵系统中温度随土地厚度变化的规律。我们也发现不同井中地埋管的不同深度处的温度值基本吻合,说明土壤中散布的热量较为均匀。
结合武汉地区的气候特征和建筑特点,我们得出土壤源热泵系统在武汉地区具有极大的发展潜力。此技术不仅节能、清洁、稳定,而且对土壤的本来性质影响较小,非常适合武汉地区的冬冷夏热气候。
地源热泵技术是一项值得在各个地区推广的技术。我们希望本文的研究能为相关领域的研究者和工程技术人员提供有益的参考。
参考文献: