地源熱泵技術應用的優缺陷

　　大地耦合熱泵根據其蒸騰器端與大地換熱形式的不同，分為通過熱泵工質-水換熱器的間接式體系，及采用熱泵工質在埋于地下的盤管中直接膨脹的直接式體系。在間接式體系中，載冷劑或鹽水溶液被用來在熱源和蒸騰器間傳遞熱量，它與直接蒸騰體系相比具有一定優點：削減了制冷劑沖灌量，還增加了熱泵體系的靈活性，同時可使現場工程量降到最低并減免了制冷管的安裝；但其缺陷在于：引入帶有熱交換器的額外流體環，增加了初出資，也帶來額外溫降。需要針對運行工況優化規劃鹽水回，此外用于載冷劑的流體性質也很重要。在直接蒸騰體系中，將蒸騰器盤管直接埋入地下，可有效削減出資，特別適合家庭熱泵體系，它的一種典型安裝辦法是：使用一根或兩根并行的3/4″銅管，每根長90m，分為作為名義上兩缸或三缸壓縮機的地下盤管，這樣從地下抽熱比通常使用的間接式體系高。

　　水平熱交換管的地下盤管由聚乙烯硬塑料管制成，并水平地敷設于土壤中。在這項技術中，管子的敷設深度和塑料管側距離是兩個重要參數。吸熱地面應接近待采暖的建筑物，土壤面積首要取決于土質、含水量和該處的太陽照射時刻。塑料管距離越小則熱利用效率越高，但熱交換管量增大、費用上升，因此應做技術經濟性考慮。土壤中鋪設的管群最好分幾組，單根管長最好不超過100m，否則消耗的泵功率將過大。熱泵工質一般采用鹽水溶液，即使在-15℃左右也不會凍住，低溫的鹽水溶液由土壤吸收熱量，然后傳給熱泵設備的蒸騰器，再通過熱泵進程，由冷凝器供應熱分配體系。此外，水平熱交換管還有回流式和串流式等不同的敷設辦法，從傳熱效果看，后者的供液與回流管之間不存在熱交換，故對換熱有利，當然，終究采用何種方式應視具體的土質和地形而定。

　　垂直熱交換管就是其導管垂直安裝在土壤中。導管由內外兩根管子組成。外管的下端封閉，內管敞開，直徑較小。幕墻檢測在徑向距離相同的情況下插在外管中。導管深度可達100m，并隨地質、水文條件而變化。導管的資料除金屬外，也可采用聚乙烯塑料管。當借助垂直導管吸取熱量時，將載熱劑經內管由上送至下，然后經內管和外管間的空間，再流回上方。在載熱劑向上流動的進程中就吸取了僅靠導管四周的土壤熱量。

　　總之，大地耦合熱泵的熱交換效果與砂土類型、含濕量、成分、密度和是否均勻緊貼換熱面有關。管材、沙土及地下水的腐蝕作用將影響傳熱和使用壽命。

　　大地耦合熱泵是節能環保型暖通空調技術，但還有許多有待處理的問題。大地耦合熱泵的顯著特征是用地下埋管換熱器來收回土壤熱源，該換熱器的傳熱將受到地區氣候和土壤等因素的影響。土壤溫度的分布，不僅是確定地下埋管總傳熱系數的基礎，而且也決議著大地耦合熱泵的火用效率水平，反映出出資的收回年限、占地規模大小以及該地區適于何種地下埋管形式，最終決議該地區是否適合采用大地耦合熱泵。因此，針對不同地區的土壤條件，應采用不同的埋管深度和布置形式，這樣能發生不同的埋管傳熱效果。因此，如何進一步強化地下盤管的傳熱進程、探討和開發新型換熱器的結構形式，以及土壤特性對埋管換熱的影響機理和計算機輔佐模擬試驗、制冷劑及載冷劑替代等尚有待研究。