隨著人類的文明、社會(huì)的進(jìn)步、科技的發(fā)展以及對(duì)住房的需求，房屋建設(shè)正在如火如荼的建設(shè)當(dāng)中，而以犧牲環(huán)境、生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展為代價(jià)的傳統(tǒng)建筑和房地產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走到了盡頭。發(fā)展綠色建筑的過(guò)程本質(zhì)上是一個(gè)生態(tài)文明建設(shè)和學(xué)習(xí)實(shí)踐科學(xué)發(fā)展觀的過(guò)程。其目的和作用在于實(shí)現(xiàn)與促進(jìn)人、建筑和自然三者之間高度的和諧統(tǒng)一；經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益三者之間充分的協(xié)調(diào)一致；國(guó)民經(jīng)濟(jì)、人類社會(huì)和生態(tài)環(huán)境又好又快地可持續(xù)發(fā)展。作為綠色建筑的重要組成部分，地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，而其運(yùn)行情況的好壞已經(jīng)重要影響著整個(gè)建筑的節(jié)能情況。
地源熱泵系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題
全國(guó)已經(jīng)有多個(gè)數(shù)十萬(wàn)平米的土壤源熱泵項(xiàng)目開(kāi)始運(yùn)行。這些密集型垂直埋管的方式雖然能較好的適應(yīng)中國(guó)地少人多的國(guó)情，但是也帶來(lái)了技術(shù)上的隱患：土壤換熱器布置范圍內(nèi)的土壤能否持續(xù)保持熱平衡，已經(jīng)引起了各方面對(duì)此技術(shù)長(zhǎng)期運(yùn)行效果越來(lái)越多的擔(dān)心。
土壤源熱泵依靠土壤換熱器（ground heat exchanger）從地下土壤中提取溫差能，雖然熱泵機(jī)組的熱源和熱匯都是擴(kuò)散半徑范圍內(nèi)的土壤溫差，但由于建筑物冬夏空調(diào)負(fù)荷以及運(yùn)行的時(shí)間不一致，導(dǎo)致在空調(diào)運(yùn)行期間土壤換熱器系統(tǒng)夏季累計(jì)向土壤的放熱與冬季從土壤的取熱量一般并不一致，這樣長(zhǎng)期取放熱量不平衡的堆積會(huì)超過(guò)土壤自身對(duì)熱量的擴(kuò)散能力，造成其溫度不斷偏離其初始溫度，并導(dǎo)致土壤換熱器系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水的溫度隨之變化以及系統(tǒng)運(yùn)行效率逐年下降。
土壤源熱泵周期運(yùn)行后土壤溫度出現(xiàn)上升和下降是土壤熱量收支失衡的兩種后果，都對(duì)系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行不利。如果土壤源熱泵系統(tǒng)承擔(dān)全部空調(diào)負(fù)荷，大多數(shù)情況下其全年從土壤的取放熱量是不平衡的，在我國(guó)的長(zhǎng)三角地區(qū)（即夏熱冬冷地區(qū)，夏季累積冷負(fù)荷比冬季累積熱負(fù)荷大的多），如圖1，表現(xiàn)為散熱量多余取熱量，這主要是由于供冷季、供暖季持續(xù)時(shí)間和負(fù)荷強(qiáng)度有明顯差異，而且夏季土壤還要承擔(dān)制冷機(jī)組和水泵等設(shè)備散熱造成的，因此勢(shì)必造成埋管區(qū)域，在系統(tǒng)長(zhǎng)年運(yùn)行之后造成“熱堆積”現(xiàn)象。
長(zhǎng)三角地區(qū)，建筑物夏季供冷的時(shí)間要比冬天供暖的時(shí)間長(zhǎng)約1個(gè)月，供冷負(fù)荷的絕對(duì)值也要比熱負(fù)荷的絕對(duì)值高出近1倍，越在供冷為主的地區(qū)這種差異越大。這樣系統(tǒng)運(yùn)行多年后積累的熱量會(huì)引起土壤溫度逐年上升，嚴(yán)重時(shí)可以造成夏季高峰負(fù)荷期土壤換熱器內(nèi)循環(huán)冷卻水溫達(dá)40℃以上，引起熱泵機(jī)組的制冷效率嚴(yán)重降低。
夏季冷卻水供回水水溫、熱泵機(jī)組效率COP的變化情況[3]�？梢�(jiàn)，投入運(yùn)行后，一天內(nèi)系統(tǒng)的冷卻水出水溫升高達(dá)6℃，即冷卻水出口水溫由37℃達(dá)到43℃，這將使得熱泵機(jī)組的效率急劇下降，COP值從3.66下降到3.14，下降福大高達(dá) 13.9%�？梢�(jiàn)，如果多余的熱量無(wú)法得到有效排放，地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行，熱堆積現(xiàn)象將越來(lái)越嚴(yán)重，違背了采用地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能的初衷，甚至將導(dǎo)致熱泵機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
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