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摘要：本文结合我国的能源现状，提出了一项节能减排的新技术—地源热泵技术。本文
介绍了地源热泵系统的工作原理和地埋管构件的选择规范。并对地源热泵系统在开发研究中
所涉及的问题提出了相应的解决措施，促进地源热泵技术在我国的推广。
关键词：地源热泵； 工作原理； 解决办法
0引言
近些年来随着我国经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，能源消耗越来越大，但与此同时产生的环境污染也越来越严重。如何在发展经济的同时降低能源消耗、保护环境成为社会发展的新的主题。地源热泵作为一种新兴的空调技术，正好符合了我们的发展需求，具有既节能又环保的优点。由于地下温度常年相对稳定，地下温度在夏天比环境温度要低，在冬天比环境温度要高，是较为理想的热泵冷热源。地源热泵除了在冬夏两季供暖、制冷之外，在过渡季节还可以为建筑物提供生活热水，具有很好的经济效益；地源热泵实现了“零污染”的排放，既没有烟气的排放也没有废弃物的产生，具有很好的环境效益[1]。
1 地源热泵系统的原理
地源热泵是一项利用浅层地热能来进行制冷制热的新技术，热泵是利用逆卡诺循环的原理转移冷热量的空调设施。地源热泵通常是将建筑物的热量或者冷量暂时储存在到地下的土壤中，从而实现目标建筑物制冷或者采暖。地源热泵就是利用地下土壤巨大的蓄冷、蓄热能力，夏季把目标建筑物的的冷量转移到地下土壤中，冬季需要供暖时，再将夏季土壤中储存的热量取出供给建筑物，只是冬夏两季工作的工况不同[2]。
1.1制冷循环
在制冷模式下，地源热泵机组的制冷剂在蒸发器中通过热交换器吸收目标建筑物中的热量从而达到制冷的目的。蒸发器内制冷剂吸收热量之后变为低温低压的气体进入压缩机，压缩机对制冷剂压缩做功之后变为高温高压的蒸汽，高温高压的蒸汽进入冷凝器之后与地埋管换热器换热将热量转移到地下的土壤中，制冷剂在流经膨胀阀后变为低温低压的湿蒸汽再进入蒸发器吸热，从而完成了制冷循环。
1.2供暖循环
在供暖模式下，地源热泵机组的制冷剂在冷凝器里放热，通过热交换器把热量转移到目标建筑物的中从而达到供热的目的。蒸发器中的制冷剂与地埋管换热器换热，将土壤中的热量吸收后变为低温低压的蒸汽，再进入压缩机中，壓缩机对其做功后变为高温高压的蒸汽，高温高压蒸汽再进入冷凝器进行放热，这部分热量转移给目标建筑物从而实现供热的目的，制冷剂通过冷凝器后变为高温高压的湿蒸汽，再通过膨胀阀后变为低温低压的湿蒸汽，然后进入蒸发器吸热，从而完成了供热循环。
2地埋管管材的选择和注意事项
地埋管应当采用化学稳定性好、导热系数大、耐腐蚀、流动阻力小的塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管（PE100或PE80）或聚丁烯管（PB），不宜采用聚氯乙烯管（PVC）。管件与管材应为同种材料。地埋管质量应当符合国家现行标准中的各项规定。管材的公称压力及使用温度应满足设计要求，且管材的公称压力不得小于 1.0MPa。一般选择水作为传热介质，也可以采用符合下列要求的其它传热介质：安全性好、耐腐蚀，与地埋管的管道间不发生化学反应；较低的冰点；具有良好的传热系数；较低的摩擦阻力；易于购买、储藏和运输。对于可能发生冻结的管道，应在管道的循环介质内添加防冻剂[3]。
在地埋管管道连接之前，要对管材及附属设备等按照相关规范进行校对，满足要求后再进行安装。连接完成之后，对构件再进行检测，不符合设计要求的必须进行返工。在温度极低或者风速较大的极端环境之下安装，要采取相关的防护措施或者对施工工艺进行调整。
3 地源热泵系统常碰到的问题和相应的解决办法
3.1 地源热泵系统常碰到的问题
我国对地源热泵的研究工作相对比较晚，地源热泵的有关技术还不是特别成熟，许多方面都是借用国外的研究经验。地源热泵系统的运行特性与许多因素存在联系，比如土壤的热物性、换热器的性能、水质因素以及埋管方式等等，所以在运行地源热泵系统时可能出现以下几个问题：
①系统使用若干年后制冷或者供暖性能大大降低，出现“热堆积”或“冷堆积”问题。
②地下换热器器质量不过关，漏水或损坏，使取热量减小，影响使用。
③如果当地自来水硬度大，热水侧换热器容易结垢影响换热效率甚至损坏换热器，更换维修成本过高。
④地下埋管热交换器的换热相互影响，会造成传热过程的紊乱从而导致传热效率的降低，所以如何合理布置地埋管换热器、提高竖直埋管的传热效率还需要作进一步的设计。
3.2相应的解决办法
针对地源热泵系统在运行过程中可能存在的以上问题，笔者根据相关文献总结出了一些相应的解决办法：
①根据实际情况增加辅助加热或者辅助冷却装置，承担一部分系统的负荷。
②严格监督施工过程，对材料、工艺等严格要求，保证施工质量，并且制定责任问责机制，对相关责任人严肃处理。
③对热泵使用的自来水进行适当的软化处理，安排专业人员对换热器进行定期清洗或者增加中间换热器。
④选择适当的地埋管间距，避免因为间距过小造成管群之间换热相互影响，造成温度场的紊乱，一般地埋管的安装间距为4～6m。
4结束语
地源热泵是一种新型的空调技术，它具有节约能源，供热效果好等等优点，作为一门新兴的技术，它的发展和普及还需要我们研究人员和技术人员的不懈努力。在不久的将来，随着我国经济的不断发展及技术水平的提高，它在我国一定有广阔的发展前景[4]。
参考文献：
[1]殷平.地源热泵在中国（C）.见：现代空调（3）北京：中国建筑工业出版社，2001：1-8
[2]朱家玲.地热能开发与应用技术〔M〕.北京：化学工业出版社，2006.
[3]谢鹏.混合式地源热泵系统不同控制策略的分析与比较[D]： [硕士学位论文].武汉：华中科技大学，2008
[4]吴治坚，叶枝全.新能源和可再生能源的利用[M].北京：机械工业出版社，2006.
作者简介：毛立功（1991--），男，山东滨州人，研究方向： 能源与环境工程
介绍了地源热泵系统的工作原理和地埋管构件的选择规范。并对地源热泵系统在开发研究中
所涉及的问题提出了相应的解决措施，促进地源热泵技术在我国的推广。
关键词：地源热泵； 工作原理； 解决办法
0引言
近些年来随着我国经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，能源消耗越来越大，但与此同时产生的环境污染也越来越严重。如何在发展经济的同时降低能源消耗、保护环境成为社会发展的新的主题。地源热泵作为一种新兴的空调技术，正好符合了我们的发展需求，具有既节能又环保的优点。由于地下温度常年相对稳定，地下温度在夏天比环境温度要低，在冬天比环境温度要高，是较为理想的热泵冷热源。地源热泵除了在冬夏两季供暖、制冷之外，在过渡季节还可以为建筑物提供生活热水，具有很好的经济效益；地源热泵实现了“零污染”的排放，既没有烟气的排放也没有废弃物的产生，具有很好的环境效益[1]。
1 地源热泵系统的原理
地源热泵是一项利用浅层地热能来进行制冷制热的新技术，热泵是利用逆卡诺循环的原理转移冷热量的空调设施。地源热泵通常是将建筑物的热量或者冷量暂时储存在到地下的土壤中，从而实现目标建筑物制冷或者采暖。地源热泵就是利用地下土壤巨大的蓄冷、蓄热能力，夏季把目标建筑物的的冷量转移到地下土壤中，冬季需要供暖时，再将夏季土壤中储存的热量取出供给建筑物，只是冬夏两季工作的工况不同[2]。
1.1制冷循环
在制冷模式下，地源热泵机组的制冷剂在蒸发器中通过热交换器吸收目标建筑物中的热量从而达到制冷的目的。蒸发器内制冷剂吸收热量之后变为低温低压的气体进入压缩机，压缩机对制冷剂压缩做功之后变为高温高压的蒸汽，高温高压的蒸汽进入冷凝器之后与地埋管换热器换热将热量转移到地下的土壤中，制冷剂在流经膨胀阀后变为低温低压的湿蒸汽再进入蒸发器吸热，从而完成了制冷循环。
1.2供暖循环
在供暖模式下，地源热泵机组的制冷剂在冷凝器里放热，通过热交换器把热量转移到目标建筑物的中从而达到供热的目的。蒸发器中的制冷剂与地埋管换热器换热，将土壤中的热量吸收后变为低温低压的蒸汽，再进入压缩机中，壓缩机对其做功后变为高温高压的蒸汽，高温高压蒸汽再进入冷凝器进行放热，这部分热量转移给目标建筑物从而实现供热的目的，制冷剂通过冷凝器后变为高温高压的湿蒸汽，再通过膨胀阀后变为低温低压的湿蒸汽，然后进入蒸发器吸热，从而完成了供热循环。
2地埋管管材的选择和注意事项
地埋管应当采用化学稳定性好、导热系数大、耐腐蚀、流动阻力小的塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管（PE100或PE80）或聚丁烯管（PB），不宜采用聚氯乙烯管（PVC）。管件与管材应为同种材料。地埋管质量应当符合国家现行标准中的各项规定。管材的公称压力及使用温度应满足设计要求，且管材的公称压力不得小于 1.0MPa。一般选择水作为传热介质，也可以采用符合下列要求的其它传热介质：安全性好、耐腐蚀，与地埋管的管道间不发生化学反应；较低的冰点；具有良好的传热系数；较低的摩擦阻力；易于购买、储藏和运输。对于可能发生冻结的管道，应在管道的循环介质内添加防冻剂[3]。
在地埋管管道连接之前，要对管材及附属设备等按照相关规范进行校对，满足要求后再进行安装。连接完成之后，对构件再进行检测，不符合设计要求的必须进行返工。在温度极低或者风速较大的极端环境之下安装，要采取相关的防护措施或者对施工工艺进行调整。
3 地源热泵系统常碰到的问题和相应的解决办法
3.1 地源热泵系统常碰到的问题
我国对地源热泵的研究工作相对比较晚，地源热泵的有关技术还不是特别成熟，许多方面都是借用国外的研究经验。地源热泵系统的运行特性与许多因素存在联系，比如土壤的热物性、换热器的性能、水质因素以及埋管方式等等，所以在运行地源热泵系统时可能出现以下几个问题：
①系统使用若干年后制冷或者供暖性能大大降低，出现“热堆积”或“冷堆积”问题。
②地下换热器器质量不过关，漏水或损坏，使取热量减小，影响使用。
③如果当地自来水硬度大，热水侧换热器容易结垢影响换热效率甚至损坏换热器，更换维修成本过高。
④地下埋管热交换器的换热相互影响，会造成传热过程的紊乱从而导致传热效率的降低，所以如何合理布置地埋管换热器、提高竖直埋管的传热效率还需要作进一步的设计。
3.2相应的解决办法
针对地源热泵系统在运行过程中可能存在的以上问题，笔者根据相关文献总结出了一些相应的解决办法：
①根据实际情况增加辅助加热或者辅助冷却装置，承担一部分系统的负荷。
②严格监督施工过程，对材料、工艺等严格要求，保证施工质量，并且制定责任问责机制，对相关责任人严肃处理。
③对热泵使用的自来水进行适当的软化处理，安排专业人员对换热器进行定期清洗或者增加中间换热器。
④选择适当的地埋管间距，避免因为间距过小造成管群之间换热相互影响，造成温度场的紊乱，一般地埋管的安装间距为4～6m。
4结束语
地源热泵是一种新型的空调技术，它具有节约能源，供热效果好等等优点，作为一门新兴的技术，它的发展和普及还需要我们研究人员和技术人员的不懈努力。在不久的将来，随着我国经济的不断发展及技术水平的提高，它在我国一定有广阔的发展前景[4]。
参考文献：
[1]殷平.地源热泵在中国（C）.见：现代空调（3）北京：中国建筑工业出版社，2001：1-8
[2]朱家玲.地热能开发与应用技术〔M〕.北京：化学工业出版社，2006.
[3]谢鹏.混合式地源热泵系统不同控制策略的分析与比较[D]： [硕士学位论文].武汉：华中科技大学，2008
[4]吴治坚，叶枝全.新能源和可再生能源的利用[M].北京：机械工业出版社，2006.
作者简介：毛立功（1991--），男，山东滨州人，研究方向： 能源与环境工程