埋管式土壤源熱泵系統的技術(shù)發(fā)展

  也稱(chēng)地下耦合熱泵系統（Ground-couple heat pumps GCHPs）或土壤熱交換器地源熱泵（Ground heat exchanger heat pumps），包括一個(gè)土壤耦合地熱交換器，它或是水平地安裝在地溝中，或是以Ｕ形管狀垂直安裝在豎井之中。通過(guò)中間介質(zhì)（通常為水或者是加入防凍劑的水）作為熱載體，使中間介質(zhì)在土壤耦合地熱交換器的封閉環(huán)路中循環(huán)流動(dòng)，從而實(shí)現與大地土壤進(jìn)行熱交換的目的。

 

  1）水平埋管地源熱泵系統（Horizontal ground-coupled heat pump）  比較簡(jiǎn)單的方式是,當室內負荷比較小,土壤換熱器長(cháng)度比較短,可以把與單回路管子隨開(kāi)挖土方施工直接埋入地下.

 

  當室內負荷比較大,土壤換熱器長(cháng)度比較長(cháng),就需要考慮換熱器的布置問(wèn)題,常有的布置方式有以下兩種.

 

  （a）串聯(lián)式水平埋管（b）并聯(lián)式水平埋管2）垂直埋管地源熱泵系統（Vertical borehole ground-coupled heat pump）（a）比較簡(jiǎn)單的方式是,當室內負荷比較小,土壤換熱器長(cháng)度比較短,換熱器井數比較少可以直接接入機房  （b）當室內負荷比較大,土壤換熱器長(cháng)度比較長(cháng),就需要考慮換熱器井群的布置問(wèn)題,一般是若干口井匯集到集水器中，然后統一由干管接入機房。

 

  （c）垂直埋管地源熱泵系統有一種特殊形式叫：樁基換熱器（或叫做能量樁，Energy Piles），即在樁基里布設在換熱管道。

 

  （d）地熱智能橋,類(lèi)似樁基換熱器，由橋板中埋管的地源熱泵自動(dòng)融雪的橋被稱(chēng)為地熱智能橋。雪落到橋面后，這些盤(pán)管利用地熱將雪融化。地源熱泵的開(kāi)啟靠輸入的當地氣象參數來(lái)控制。

 

  3）螺旋埋管地源熱泵系統（slinky ground-coupled heat pump）（a）長(cháng)軸水平布置的螺旋埋管地源熱泵系統（b）長(cháng)軸豎直布置的螺旋埋管地源熱泵系統（盤(pán)旋布置埋管地源熱泵系統）（c）螺旋埋管地源熱泵系統有一種特殊布置形式叫：溝渠集水器式螺旋埋管地源熱泵系統，也有學(xué)者把它歸到多層水平埋管地源熱泵系統。

 

  2、 地下水熱泵系統（Groundwater heat pumps, GWHPs）也就是通常所說(shuō)的深井回灌式水源熱泵系統。通過(guò)建造抽水井群將地下水抽出，通過(guò)二次換熱或直接送至水源熱泵機組，經(jīng)提取熱量或釋放熱量后，由回灌井群灌回地下。

 

  無(wú)論是深井水，還是地下熱水都是熱泵的良好的低位熱源。地下水位于較深的地方，由于地層的隔熱作用，其溫度隨季節氣溫的波動(dòng)很小，特別是深井水的水溫常年基本不變，對熱泵的運行十分有利。深井水的水溫一般約比當地氣溫高1~2℃。

 

  通常系統包括帶潛水泵的取水井和回灌井。板式熱交換器采取小溫差換熱的方式運行。

 

  單井換熱熱井（Standing column well heat pumps, SCW）也就是單管型垂直埋管地源熱泵，在國外常稱(chēng)為"熱井"。這種方式下，在地下水位以上用鋼套作為護套，直徑和孔徑一致；地下水位以下為自然孔洞，不加任何固井設施。熱泵機組出水直接在孔洞上部進(jìn)入，其中一部分在地下水位以下進(jìn)入周邊巖土換熱，其余部分在邊壁處與巖土換熱。換熱后的流體在孔洞底部通過(guò)埋至底部的回水管被抽取作為熱泵機組供水。這一方式主要應用于巖石地層，典型孔徑為150mm，孔深450m。