复合补热地源热泵系统在北方地区的应用效果分析

近年来地源热泵系统在我国北方地区发展很快,但常遇到系统全年从土壤中的取热量大于向土壤的排热量,从而导致运行性能逐年变差的问题。本文提出了复合补热地源热泵系统新方案,即在非供暖季,采用基于分离式热管和蒸气压缩式热泵各自优势而构建的地源热泵补热机组,从室外空气中取热为土壤进行高效补热,从而解决地源热泵系统的土壤热平衡问题。以某一典型铁路站房建筑为例,模拟分析采用补热机组的地源热泵系统在我国北方不同气候条件下的全年运行性能,结果表明,带补热机组的地源热泵系统具有良好的供热性能,有望成为北方地区实现高效、清洁供暖的方案。     

地源吸收式热泵供热结合采暖末端免费供冷在寒冷地区的应用效果研究

北方城镇采暖能耗巨大,传统采暖方式能效低污染大。地源热泵长年运行会导致土壤温度逐年下降和机组性能的大幅衰减。本文提出了地源吸收式热泵供热与采暖末端免费供冷相结合的供热系统,以缓解土壤热不平衡问题。用TRNSYS模拟了地源吸收式热泵系统单纯供热和结合采暖末端供冷后的土壤温度变化,并与传统地源热泵系统进行了对比。结果表明地源吸收式热泵运行十年后土壤温度由15℃降到9℃左右,加上免费供冷后土壤的温度降幅不到2℃。北京典型住宅采用暖气片供冷后,室内能达到7℃左右的降温效果,基本都能维持在29℃以下,且相当一部分时间内低于26℃。而在沈阳室内基本都可以控制在20～26℃。地源吸收式热泵供热结合采暖末端供冷不仅能够较好缓解寒冷地区土壤热不平衡,还能较好提高室内舒适性。     

埋管设计对寒冷地区地埋管地源热泵系统性能的影响

基于动态系统仿真软件TRNSYS开发了地埋管地源热泵系统性能预测软件。以山西省贺职地区一个铁路站房的地埋管地源热泵系统为例,利用该软件计算分析了埋管间距和埋管深度对地埋管地源热泵系统长期运行性能的影响。结果表明:不采用补热措施时,地埋管地源热泵系统在寒冷地区长期运行将导致土壤温度持续降低且无法自主恢复,热泵机组的制热量和COP持续降低,室温不保证时间逐渐增加。增大埋管间距和埋管深度可延缓土壤平均温度和系统供热性能的下降,但不能遏止地埋管地源热泵系统性能的衰减。     

用于调控多年冻土路基的太阳能压缩式制冷装置现场试验

为了防治多年冻土地区路基下覆多年冻土退化问题,针对已研发的太阳能压缩式制冷装置,在交通运输部青海冻土研究观测基地开展现场制冷性能试验研究。结果表明：该装置在寒季与暖季均能正常运行工作,可以持续为土体降温;制冷方式会影响制冷温度沿深度方向的分布情况,采用自下而上的制冷方式更利于降低多年冻土地温;制冷效果不可避免地受到环境温度影响,平均制冷温度与环境温度呈正相关,寒季的平均制冷温度较低,最低可达-7.97℃,暖季的制冷温度较高,最高约为-3.98℃;当管壁的平均制冷温度低于-6.5℃时,装置的制冷量大于向土体的传冷量,冷量可以在壁侧积累;装置的制冷半径受环境温度影响,制冷半径为1.95～2.61 m,在路基工程中,可按照4～5 m间距进行双侧布置。总之,太阳能压缩式制冷装置可以实现对多年冻土路基的温度调控,保障路基长期的稳定性和安全性。