辅助冷却土壤源热泵系统的控制方法

浅析地源热泵系统中冷却塔的使用夏热冬冷地区夏季空调供冷负荷往往大于冬季供暖负荷，采用土壤源热泵系统由于全年向地下土壤排热量和取热量的不平衡而容易导致土壤“热堆积”问题。

目前解决土壤热堆积问题的主要方法是采用冷却塔辅助冷却的混合式土壤源热泵系统。

然而，冷却塔辅助冷却的混合式土壤源热泵系统，由于受南方夏热冬冷地区夏季高峰负荷时期（的7、8月份）高温高湿室外气象条件的影响，将使冷却塔出水温度过高，致使土壤源热泵机组运行效率低、组能效系数COP低于额定工况；为了缓解这一问题，通常选用更大容量的冷却塔，其结果是既不经济节能，同时采用土壤源热泵系统的意义也将受到质疑。

夏热冬冷地区冷热不平衡导致的系统运行结果如下图：1，冷却塔运联方式美国制冷空调工程师协会（ASHRAE）介绍了利用冷却塔辅助冷却的混合式地源热泵系统应用于大型商业办公建筑的方法，并给出了辅助冷却装置的设计方法，也对冷却塔与地埋管换热器之间采用串联和并联两种模式的混合式地源热泵进行了实验对比，得出了采用并联式的混合式土壤源热泵比采用串联式具有更好的运行效果；科研人员对采用了冷却塔辅助冷却方式的土壤源热泵系统的控制方式进行了模拟，模拟结果表明：当土壤源热泵机组的出水温度与室外空气湿球温度的差值超过2℃时，冷却塔开始运行的控制模式具有较大的优越性；目前国内院校对利用冷却塔辅助冷却的混合式土壤源热泵系统进行了三种控制策略的实验测试研究，研究结果表明：根据土壤源热泵机组出口流体温度与周围环境空气湿球温度之差控制冷却塔运行的策略，可以较好地平衡地下土壤冷热负荷、并使系统能耗最小。

并联、串联方式如下图示：除了以上两种方式，本研究提出了另一种方式，即串并联混合式设计方法，一种基于冷却塔过渡季节土壤补偿蓄冷的混合式土壤源热泵系统土壤热恢复新方法，以应对夏热冬冷地区采用地源热泵系统容易导致土壤“热堆积”问题，同时为夏热冬冷地区土壤源热泵系统的高效节能应用与优化设计提供方法参考。

冷却塔—土壤源联合运行热泵系统的优化随着节能和环保意识的增强,土壤源热泵作为一种新型的绿色节能技术,受到越来越多的人们的关注。

它具有高效节能、环境污染小、运行稳定可靠、运行费用低等优点。

但在冷热负荷相差较大的建筑内,为使埋管周围土壤温度得到很好的恢复,提高机组的运行效率,必须加辅助散热设备或辅助加热设备。

本文针对冷负荷远大于热负荷的建筑,采用冷却塔—土壤源混合热泵系统,分析系统设计和运行控制策略,并对几种不同的方案进行经济性分析与比较。

本文介绍土壤源热泵的起源及在国内外的发展情况,分析土壤源热泵系统较传统空调系统的优势,以及自身存在的不足,继而提出本课题的研究工作。

分析冷却塔—土壤源热泵系统的组成形式以及现有的设备选型方法和系统运行控制策略。

并以武汉市某一办公楼为例,采用DeST模拟软件对其进行全年动态负荷计算,在此基础上,根据现有的冷却塔-土壤源混合式热泵系统选型方法,对该系统的各主要设备进行了选型,确定了三种不同方案。

分析了目前工程经济的四种评价标准,根据本文的实际情况选用热经济学方法对以上所选的三种方案进行经济性分析,计算各自的年投资费用、年运行费用和年维护管理费用,以此来评价方案的经济性。

辅助冷却土壤源热泵系统的控制方法[摘要] 在夏季空调负荷大于冬季热负荷的情况下，辅助冷却的土壤源热泵系统能够保证冬夏土壤的放热量和吸热量平衡，降低初投资。

本文阐述了辅助冷却的土壤源热泵系统的控制方法，提出了一种节能的控制方法。

[关键词] 冷却土壤源热泵控制1. 引言土壤源热泵（GCHP）系统是利用土壤作为热源或热汇，热泵的换热器埋于地下，与大地进行冷热交换。

根据地下热交换器的布置形式，土壤源热泵系统主要分为垂直埋管、水平埋管和蛇形埋管三类。

土壤源热泵（GCHP）系统的效率比空气源热泵的高，而且不受地下水和地表水资源的限制，只需占用一定的埋管区域，对环境无污染，所用的能量为可再生能量，所以土壤源热泵技术是利用可持续发展能源的新技术，具有明显的节能和环保意义，是一项值得大力推广的新技术。

在许多大型地源热泵的应用中，地下埋管换热器夏季排向埋管附近土壤的热量远大于冬季从土壤中吸取的热量，使冬季和夏季的土壤负荷产生不平衡。

系统长期运行使埋管周围土壤温度升高，夏季埋管内流动介质与周围土壤温差降低，换热能力减弱，影响系统能效比和运行特性。

为满足建筑供冷需要就要增加地下埋管长度以增大换热量，从而在夏季使埋管长度大于实际建筑室内负荷要求的埋管长度。

在这种情况下，为降低初投资、消除机组的性能恶化、节省运行费用，可用辅助冷却地源热泵系统，即夏季采用冷却塔代替一部分埋地盘管向空气散热，冬季不用冷却塔，全部采用地埋管供热。

近几年来国内外对辅助冷却的土壤源热泵的研究主要集中在：复合地源热泵可行性研究，地下埋管换热器模拟及实验研究，辅助冷却系统运行特性模拟及实验研究，辅助冷却系统控制模式研究，复合地源热泵系统经济性分析研究，地下埋管换热器与辅助冷却系统配备性研究等。

不同气候条件，不同土壤特性所得出的最优控制策略也不同，由于增设辅助换热装置，增加了冷却塔和循环水泵的能耗，如果系统不仔细设计，冷却塔风机和冷却水循环水泵的能耗将会占有较大比例。

严寒地区太阳能辅助土壤源热泵系统运行策略优化随着社会的发展和经济的进步，能源短缺和环境问题日益凸显，为了实现经济和生态的双赢，太阳能热泵技术应运而生。

太阳能热泵技术通过利用太阳能热能进行供暖、制冷和热水等热能产生，直接减少了传统能源的消耗，具有很高的节能效果和环保优点，受到越来越多人们的青睐。

与传统的太阳能热泵技术相比，土壤源热泵技术使用的热源为土壤，具有独特的优势。

其中，利用太阳能辅助运行土壤源热泵系统，可以进一步提高系统的效率，实现节能减排的目的。

本文旨在探讨针对严寒地区太阳能辅助土壤源热泵系统运行策略的优化方法。

一、太阳能辅助土壤源热泵技术的优越性1、稳定性好太阳能辅助土壤源热泵利用土壤温度的稳定性进行加热或制冷，具有非常好的稳定性。

在寒冷的冬季，土壤中的温度较高，可以提供充足的热源满足室内供暖，避免了突发性的暖气瘫痪现象；在炎热的夏季，土壤中的温度较低，可以提供较低的制冷温度，满足空调制冷需求，从而保证了系统的运行稳定性。

2、高效节能与传统的供暖方式相比，太阳能辅助土壤源热泵技术不仅具有稳定性好的优势，还具有非常高的效率和节能性。

太阳能辐射是一种免费的能源源，太阳能辅助可以减少系统的能源消耗，增加系统的工作效率，降低系统的运行成本。

在严寒的冬季，太阳能辅助下，土壤源热泵可以提供热水和暖气，大大降低了家庭的供暖成本；在酷热的夏季，太阳能辅助下，土壤源热泵可以提供低温空调，降低了制冷成本。

因此，太阳能辅助土壤源热泵技术具有非常好的效益和社会价值。

3、环保节能太阳能辅助土壤源热泵系统不仅节省能源，还可以减少二氧化碳的排放，并且不会产生任何污染物。

该技术是一种真正意义上的绿色环保节能技术，符合社会的可持续发展思想。

二、严寒地区太阳能辅助土壤源热泵系统运行优化在严寒地区，太阳能辅助土壤源热泵系统的运行存在一些问题，需要针对性的进行优化。

1、运行策略的优化太阳能辅助土壤源热泵系统的运行策略应考虑太阳能辐射周期、土壤深度、气候条件等因素。

地源热泵空调系统自动控制方案首先，室内温度控制是地源热泵空调系统最基本的控制要求之一、通过设置一个合理的室内目标温度范围，系统可以自动调节供暖和制冷设备的运行，以维持室内温度的稳定。

当室内温度低于目标范围下限时，系统自动启动供暖设备；当室内温度高于目标范围上限时，系统自动启动制冷设备。

同时，系统应该能够控制供暖和制冷设备的运行时间和运行强度，以保持室内温度在目标范围内的波动尽量小。

其次，供暖制冷区域切换是地源热泵空调系统中的一个关键问题。

一般来说，供暖区域和制冷区域是相互独立的，系统需要能够根据室内的需求自动切换供暖和制冷模式。

当室内温度低于目标范围下限时，系统应该能够自动将空气分配给供暖区域；当室内温度高于目标范围上限时，系统应该能够自动将空气分配给制冷区域。

第三，水泵控制是地源热泵空调系统中的另一个重要方面。

系统中的水泵负责将地下水或地源热泵回收的冷热水输送到相应的供暖和制冷设备中。

水泵的运行应该根据系统的需求自动调整。

当供暖设备需要热水时，水泵应该自动启动并将热水输送到供暖设备；当制冷设备需要冷水时，水泵应该自动启动并将冷水输送到制冷设备。

最后，循环风机控制也是地源热泵空调系统中的一个关键环节。

系统中的循环风机负责将供暖或制冷后的空气输送到室内。

循环风机的运行也应该根据系统的需求自动调整。

当供暖设备运行时，循环风机应该将热空气输送到室内；当制冷设备运行时，循环风机应该将冷空气输送到室内。

同时，循环风机的运行时间和运行强度也应该根据室内温度的变化进行调整，以提高系统的能效和使用效果。

综上所述，地源热泵空调系统的自动控制方案主要包括室内温度控制、供暖制冷区域切换、水泵和循环风机控制四个方面。

通过合理的控制策略和自动化设备，可以实现地源热泵系统的高效运行和室内温度的稳定控制，从而提高系统的能效和使用效果。

简析土壤源热泵系统热平衡问题1前言土壤源热泵利用地下土壤作为吸热与排热的场所，夏季将室内余热取出排至地下储存以备冬用，冬季从地下取热供给房间后储存冷量以备夏用。

因此，更确切地说，土壤源热泵是一种以地下土壤作为蓄能体的地下蓄能及再利用系统，而并非单纯的地热能利用技术，这是目前业内普遍存在的对土壤源热泵认识上的一个误区。

要保持土壤源热泵系统长期高效运行，就必须保证全年内冬夏季土壤取放热量的平衡，从而可实现土壤能量在以年为周期时的自我恢复。

2土壤源热泵系统土壤热平衡问题原因分析2.1冷热负荷不平衡我国幅员辽阔，各地区气候差异较大，很多地区建筑物全年冷、热负荷差异很大，导致土壤源热泵系统冬季从土壤中提取的热量和夏季释放到土壤中的热量难以平衡，因此，土壤源热泵在应用时若不采取措施，而是直接根据需求量取热和放热用以满足冬夏负荷需求，必然会导致土壤温度偏离其原始温度，即土壤热不平衡现象，导致系统性能下降。

在北方地区，冬季热负荷大于夏季冷负荷，热泵从土壤中提取的热量大于夏季向土壤中释放的热量，导致土壤温度降低，机组蒸发温度降低，系统耗功量增加，供热量减少，热泵的循环性能系数COP降低；在南方地区，夏季冷负荷大于冬季热负荷，热泵向土壤中释放的热量大于冬季从土壤中提取的热量，导致土壤温度升高，机组冷凝温度升高，系统耗功量增加，制冷量减少，热泵的能效比EER降低。

因此，土壤源热泵适用于冬夏冷热负荷相差不大的地区，根据实测和理论计算，一般情况下，建议冬夏向土壤的吸排热量相差不大于20%为好。

2.2设计不合理国外在应用土壤源热泵时，多是在单体别墅的设计中，地埋管敷设面积不大，对于这种少量埋管来说，合理的管间距完全可以满足依靠土壤自身的热扩散使得多余的冷热量得以平衡，但对于我国目前土壤源热泵大多应用在较大面积公共建筑中，地埋管密集布置，大面积管群长期运行，管群中心处的热量难以传递出去，各埋管间必然产生热干扰，使得一个运行周期中从土壤中提取和释放热量的不平衡，在运行间歇期间土壤温度无法恢复原始值，土壤温度逐年持续上升或下降，系统运行效率降低。

土壤源热泵空调系统设计及施工指南1. 介绍在现代建筑中，空调系统是必不可少的设备之一。

然而，传统的空调系统常常不仅耗能高，而且对环境造成较大的污染。

为了解决这一问题，土壤源热泵空调系统应运而生。

本文将详细探讨土壤源热泵空调系统的设计及施工指南。

2. 全面了解土壤源热泵空调系统2.1 什么是土壤源热泵空调系统土壤源热泵空调系统是一种利用土壤中的热能进行空调供暖和制冷的系统。

它利用土壤的稳定温度以及地下水的热能来实现空调效果。

2.2 土壤源热泵空调系统的工作原理土壤源热泵空调系统通过地下的水循环系统和地下热交换器来实现空调效果。

水循环系统通过水泵将水引入地下热交换器，利用地下的稳定温度来进行热交换，并将温度适当调整后送入建筑内部。

3. 土壤源热泵空调系统设计指南3.1 土壤分析和水质测试在设计土壤源热泵空调系统之前，需要对土壤进行分析和检测，以确定土壤的热导率和热容量。

此外，还需要对地下水的水质进行测试，以确保其符合使用要求。

3.2 室内外换热机组的选择根据建筑的规模和热负荷，选择合适的室内外换热机组，并确定其数量和布置方式。

3.3 地下热交换器的设计地下热交换器是土壤源热泵空调系统的关键组成部分。

在设计地下热交换器时，需要考虑地下水的流量、土壤热导率和热容量等因素。

3.4 管道设计和布局合理的管道设计和布局可以有效地提高土壤源热泵空调系统的效能。

在设计中应考虑管道的长度、直径和材料选择等因素。

3.5 控制系统设计良好的控制系统是土壤源热泵空调系统顺利运行的保证。

控制系统应能实时监测室内外温度、湿度和水流量等参数，并能根据需求自动调节系统运行状态。

4. 土壤源热泵空调系统施工指南4.1 施工前准备工作在施工前，需要进行现场勘查和土壤测试，以确保施工的可行性。

同时还需要制定详细的施工计划，并准备好所需材料和设备。

4.2 地下热交换器的施工地下热交换器的施工包括开挖地下水井、铺设管道和填充导热材料等步骤。

冷却塔辅助冷却地源热泵经济性分析0 前言地源热泵是一种高效节能环保的热泵方式，但当应用于以冷负荷为主的建筑时，为了满足较大的冷负荷的需要，势必要加大地下埋管换热器的配置，增加初投资。

此外，热泵机组长时间连续运行导致地下埋管周围土壤温度升高，机组效率下降，能耗增加。

为了提高系统的效率和经济性，可以考虑使用辅助冷却装置。

冷却塔作为一种成型且成熟的设备是地源热泵理想的辅助冷却装置。

利用冷却塔辅助冷却的地源热泵系统如图1-1图1-1 辅助冷却地源热泵系统示意图在夏季需要供冷、冬季需要采暖的地区，当全年冷负荷大于热负荷时，如果按照冷负荷来确定地下埋管的长度，就会造成冬季埋管容量过大，由于钻井费用通常很高，会使投资费用大大增加。

同样对于大型的商业或是公共建筑而言，其全年的负荷分析表明，建筑物的冷负荷远大于热负荷，地下埋管换热器夏季排向埋管附近土壤的热量远大于冬季从土壤吸取的热量，再加之现代建筑玻璃幕墙的大量使用，建筑物的得热增加，照明设备及人员的大量散热等，更加剧了这种热量吸排的不平衡。

经过系统的长期运行，埋管周围土壤温度升高，夏季埋管内流动介质与周围土壤的温差降低，换热器能力减弱，影响系统性能和运行特性，为了满足建筑物冷负荷就需要加大埋管长度，同样会增加系统的初投资。

地源热泵系统初投资相对较高，主要在于钻井费用较高，所以尽量减少钻孔长度并且能够满足冷负荷要求是降低系统初投资的主导思想。

用冷却塔辅助地源热泵是一种好的方法，地下埋管换热器的长度按照冬季较小的负荷来确定，夏季未能由埋管承担的排热量由冷却塔来承担。

这种系统形式的初投资主要是增加了冷却塔的费用，但是却大大减少了地下埋管的费用。

在夏季，热泵运行费用中增加了辅助系统水泵和风机的能耗费用。

但是由于辅助系统有助于地源热泵机组效率的提高，所以热泵压缩机的能耗降低。

在冬季，由于埋管的减少，系统的效率降低，热泵压缩机的能耗会有所增加。

所以对于系统全年运行费用的比较，还要进行具体的计算。

土壤型地源热泵系统施工技术及质量控制分析【摘要】：文章简单介绍了地源热泵系统的原理及其优点，结合工程实践，分析了地源热泵系统主要施工技术要求，提出了地源热泵系统施工过程质量控制措施。

【关键词】：热泵系统；施工技术；质量控制引言改革开放三十年来．我国经济发展进入快车道，经济能力持续增长。

高速的经济增长同时拉动了能源需求的增速，我国已成为世界能源消费大国。

但是这种高速的经济增长方式将受到能源资源的严重制约，能源发展趋势必须进行重火调整。

开发利用可再生能源是落实科学发展观、构建和谐社会、建设资源节约型社会、实现可持续发展的基本要求。

实施可持续发展能源战略已成为新时期我国能源发展迫在眉睫的基本方针，可再生能源在建筑中的应用和推广是建筑节能工作的重要组成部分。

地源热泵系统作为可再生能源应用的主要途径之一．其开发利用属于经济高效的“热”和“冷”的热泵，同时也是最有利于与太阳能供热系统棚结合的系统形式，是对太阳能进一步的深度利用．也是我国建筑节能领域中潜力重火的一项．近年来在国内得到了日益广泛的应用。

1地源热泵技术原理地源热泵技术，也称地热泵技术，是一种利用地下浅层常温土壤（或水）中的能量作为能源，借助热泵机组向建筑物内用户提供即可供暖、又可供冷的新型空调技术，并具有高效、节能、无污染、低运行成本之优点。

通俗的讲，地源热泵技术是利用地下浅层土壤或地下水温度的相对稳定特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水，与建筑物内部进行热交换的技术。

冬季，它可代替锅炉的运行，从土壤中取热，向建筑物供暖，夏季，它代替空调普通装置向土壤排热，给建筑物供冷。

其实，它还能做到常年供应生活热水，被称为21世纪的“绿化空调”技术。

2主要施工技术要求2.1施工前准备：①工程现场实地勘察、设设计施工图纸和编制设计，并有经审批的施工组织设汁。

②对埋管场地应进行地面清理，铲除杂草和杂物，平整场地，达到三通一平。

③进入现场的没备以及地埋管、管件等应逐件检查，不合格产品严禁使用，宜采用制造不久的管材、管件；地埋管运抵现场后应用空气试压进行检漏试验。

地源热泵操作规程编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（地源热泵操作规程）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为地源热泵操作规程的全部内容。

地源热泵系统操作规程电源控制操作注意事项1、主电源的电压应符合380/220±7%以内，频率50hz±2％以内，三相电压的不平衡量±2％以内,三相电流不平衡量±2％以内。

2、电源的机序要符合要求，避免压缩机出现反转现象。

3、系统首次开机时(长时间未通电时），请预先通电24小时以上，以使压缩机内的润滑油得到充分的加热。

4、只有所有压缩机全部关闭后才可以关闭电源，以免造成机组的长期不可自动恢复的损害，影响系统下次运行。

5、机组在长期不使用时请保持控制电源带电，以使设备内冬季的水系统自动防冻.6、机组在长期不使用时可以将润滑油加热器的断路器和压缩机保护器的熔断器断开,以防出现误操作，最大程度保证安全.注:1、酒店设计地源热泵机组与系统为一键自动启动模式。

为避免一键启动出现故障需熟知手动启动空调系统的操作方法。

2、停机后须等待10分钟以后才可以再次开机，每小时重复启动不可超过6次，非意外的情况下开机5分钟后才可以停机。

启动前准备与操作1、电源检查，必须符合电源控制操作要求。

2、检查主地源水系统各阀门开启正常位置，启动地源水泵，检查水系统压力正常（表针不应剧烈抖动）。

如地源水泵是在运行状态只需检查水系统压力.3、检查冷冻水系统各阀门开启正常位置，启动冷冻水泵，检查水系统压力正常（表针不应剧烈抖动)。

4、检查地源水系统各阀门开启正常，启动地源水泵，检查水系统压力正常（表指针不应剧烈抖动）,夏季进水不应低于25度，冬季进水不应低于5度.在夏季热失衡时，应根据记录数据及时调整，以确保机组正常运行。