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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。
收稿日期:2008-04-14作者简介:刘杰(1984-),男,湖南常德人,硕士研究生,从事暖道空调研究。
文章编号:1673-9469(2008)03-0081-03复合地源热泵在冬冷夏热地区的可行性分析刘 杰,王景刚,康利改(河北工程大学城建学院,河北邯郸056038)摘要:采用辅助冷却复合地源热泵系统,可有效地降低初投资,提高系统的节能效果。
本文介绍了冬冷夏热地区的气候与建筑能耗概况;对辅助冷却复合地源热泵系统在这个地区可行性进行了理论分析;并针对上海地区某一办公建筑,对比分析了辅助冷却复合地源热泵系统和无辅助冷却地源热泵系统的初投资和运行费用。
结果表明,辅助冷却复合地源热泵系统在该地区减少初投资和运行费用方面具有明显的优越性。
关键词:复合地源热泵;辅助冷却;初投资;能耗中图分类号:TU831 文献标识码:AFeasibility of using composite ground source heat pumpin hot summer and cold winter regionLI U Jie,W ANG Jing -gang,KANG L-i gai(Ins titute of Urban Construction,Hebei University of Engineering,Handan 056038,Chi na)Abstract :The initial investment and enhance the efficient of energy-savings will be reduced by Using as -sistant cooling composite ground source heat pump system.This paper introduces the climate and the over -view of building energy consumption of hot summer and cold winter region and analyses the feasibility ofground source heat pump system using assistant cooling equipment in this region.Taking a building in Shanghai for e xample,the initial investment and operating cost between assistant cooling composite ground source heat pump syste m and no assistant cooling ground source heat pump syste m are compared.The re -sults show that the assistant cooling-source heat pump system has great advantages in the reduction of in-i tial investment and operating cost in this region.Key w ords :composite ground source heat pump;assistant cooling;initial investment;energy consumption 地源热泵是一种高效节能的热泵方式,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。
夏热冬冷地区复合式地源热泵适宜性研究作者：黄淑华来源：《智富时代》2015年第11期【摘要】本文立足夏热冬冷地区气候特征，对地源热泵开发利用的适宜性进行评价研究。
以层次分析方法为基础，结合专家评分结果，考虑各地市的水文地质条件、地下水条件、土壤热物性及地质概况等各类综合性评估条件，选择出科学有效的评价指标，再根据各评价指标的权重值，对研究区地源热泵的适宜性评估结果予以展示。
【关键词】夏热冬冷;热泵适宜性;层次分析法一、引言地源热泵系统一般可从两种类型来划分，一类是地下水水源热泵，一类是地表水水源热泵以及复合水源热泵。
地缘热泵运行的效果在某些层面取决于冷热源的良莠水平以及稳定性差别。
建筑热工一般将我国气候区划分为四大区域，一是严寒寒冷区，夏热冬冷区夏热冬暖区和温和地区。
四类经典区域中，夏热冬冷地区气候的特征较复杂，一般夏季天气闷热，冬天温度低且湿度较大，昼夜的温差一般较大;降水量也较其他三类区域更大，日照较少，梅雨季节较长。
这些特点决定了不同地源地泵系统的适宜性研究需要分类别进行，以便更好的指导不同夏热冬冷地区的适宜性划定。
二、指标体系的构建为了使本文所确定的指标更具科学性和代表性，专门制作了专家咨询问卷，由热泵、暖通空调等相关领域的专家对不同指标进行评分。
专家咨询问卷的详细内容如下：调查问卷的目的在于确定夏热冬冷地区地下水源热泵区域适应性评价指标，采取表格的形式，在右边的空余表格选出您认为比较重要的5个评价指标。
表1地下水源热泵适宜性评价指标的调查表结合众多的研究相似文献[1]以及本次调查的专家结果分析，将地下水源热泵区域适应性评价指标定义为“单位涌水量、地下水温、地下水回灌量、水源地保护区、地下水位年下降量、地下水矿化度”。
与地下水源热泵区域适应性评价指标类似，将夏热冬冷地区土壤源热泵系统的适宜性评价指标为“第四系厚度、含水层总厚度、卵石层厚度、土壤平均温度、土壤导热系数、地形地貌”三、地源系统的分区原则地源热泵系统适宜性分区目的是为工程的实际应用、勘查评价方法的选择、政府规划编制、资源计算评价提供技术依据，因此科学有效的分区需要遵循下列原则：（1）地源热泵系统不同的利用方式与有效的换热介质的选取，是合理开发浅层地热能首要考虑的问题;（2）以水文地质条件、地质条件为基础，浅层地热能赋存的重要基础是地质条件，浅层地热能资源赋存的主要影响因素是水文地质条件，这些都为地源热泵的选址提供重要的依据;（3）环境效益和经济效益同等重要，在目前的技术经济条件下，开发利用浅层地热能时，要选择经济效益、环境效益、节能效果较好的地区，这样地源热泵技术的优势将会得到很大的突显。
夏热冬冷地区地源热泵空调系统的可行性研究随着气候变暖和人类对能源的需求不断增长，地源热泵空调系统作为一种高效、环保的供暖和制冷方式受到了越来越多的关注。
夏热冬冷地区的气候条件适宜地源热泵空调系统的应用，本文将对其可行性进行研究。
首先，夏热冬冷地区的特点是夏季炎热，冬季寒冷。
在夏季，地下温度较低，地暖系统可以通过地面换热器将室内的热量传递到地下，从而实现制冷的效果。
而在冬季，地下温度较高，地暖系统则可以将地下的热量抽取到室内，实现供暖的效果。
这种反向的热交换方式使得地源热泵空调系统在夏热冬冷地区具有优势。
其次，地源热泵空调系统具有高效节能的特点。
地下温度相对稳定，地源热泵可以利用地下的热能进行热交换，比传统的空气源热泵系统更为高效。
研究表明，地源热泵空调系统的能耗仅为传统空调的30%-50%，能够有效降低能源消耗，减少对化石能源的依赖。
再次，地源热泵空调系统对环境的影响较小。
相比传统的燃煤或石油燃料供暖方式，地源热泵系统不会产生烟尘、NOx等有害气体，减少了空气污染的风险。
同时，地源热泵系统可以利用太阳能、风能等可再生能源作为辅助能源，进一步降低对环境的影响。
最后，地源热泵空调系统的运行成本相对较低。
虽然地源热泵系统的初投资较高，但其运行维护成本较低。
研究显示，地源热泵系统的维护费用仅为传统空调的30%，且使用寿命较长。
因此，对于长期使用的夏热冬冷地区来说，地源热泵空调系统具有较高的经济性。
综上所述，夏热冬冷地区地源热泵空调系统具有可行性。
它不仅适应了夏热冬冷地区的气候特点，还具有高效节能、环保、运行成本低等优点。
但在实施过程中仍需注意地下热能的回收利用、地源热泵系统的设计和运维等问题，进一步完善相关技术和政策支持，促进地源热泵空调系统在夏热冬冷地区的广泛推广和应用。
夏热冬冷地区地源与空气源热泵联合空调系统运行策略的研究顾娟;陈剑波;胡毛毛
【期刊名称】《制冷技术》
【年(卷),期】2017(037)005
【摘要】以夏热冬冷地区地源与空气源热泵联合空调系统为研究对象,提出3种运行控制策略,并通过基于TRNSYS的仿真模型的构建,在不同控制策略(时间控制、
温度控制、温差控制)设定值下对仿真模型进行模拟,分析系统年平均能耗以及10
年末土壤及地埋管进出水温度;优先运行3h、室外空气干球温度为33℃、温差为5℃时的策略是最优的系统控制策略,为实际工程应用提供运行控制方法和指导.
【总页数】7页(P41-47)
【作者】顾娟;陈剑波;胡毛毛
【作者单位】上海理工大学环境与建筑学院,上海200093;上海理工大学环境与建
筑学院,上海200093;上海理工大学环境与建筑学院,上海200093
【正文语种】中文
【相关文献】
1.夏热冬冷地区地源热泵空调系统的可行性研究 [J], 蒋崴;金培彪
2.地源、空气源热泵联合空调系统运行策略优化 [J], 庄浩; 李新锐
3.夏热冬冷地区地源—空气源热泵复合系统不同容量匹配能耗比较分析 [J], 陈剑波; 赵培轩; 陈诚
4.夏热冬冷地区复合式地源热泵设计与运行策略研究 [J], 於继康; 温勇萍; 于国清
5.夏热冬冷地区太阳能光伏/光热-地源热泵联合供热系统运行性能模拟 [J], 刘仙萍;雷豫豪;田东;郝小礼;廖胜明
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夏热冬冷地区混合式地源热泵运行方法研究
廊坊轩辕建筑设计有限公司牛埃军065000
摘要：本文在模拟几类具有代表性建筑能耗的基础上，计算出了它们在冬、夏季节地埋管换热器吸/排热的比例；在进行混合式地源热泵实验的基础上，分析出基于全年地埋管换热器“热平衡”的不同类型建筑应用混合式地源热泵的控制方法和控制参数。
关键词：混合式地源热泵；热平衡；方法；研究
中图分类号：TH3文献标识码：A文章编号：
前言
这些年来，在冬冷夏热的地区，建筑物基本上都是用了地源热泵地埋管加冷却塔辅助散热的工程，我们称之为混合式地源热泵系统。
在相同地区，在同样的气候环境下，由于每栋建筑物的功能各不尽相同，空调系统也存在较大差异，因此，不同的建筑物应选择不同设计的混合式地源热泵，使用不同的控制方法与运行参数。
1混合式地源热泵控制策略分析
在本文中，将重点探讨混合式地源热泵控制方法与运行参数。
冷却塔与地埋管的运行，可根据冷却器内的水温与室外环境温度差异来灵活控制；可使用室外气温降低冷却水温度，以提高冷却效率；可以设定地埋管出口水温或者设定地源热泵机组运行时间段来控制冷却塔与地埋管的运行方式。
结合上述分析，可以使用如下方法控制混合式地源热泵：控制地埋管出口水温或夏季地源热泵机组冷凝器入口
水温。
它有效控制地埋管冬、夏季的换热平衡，综合可控制性和平衡冬、夏季地埋管换热上看，它是最佳选择方案。
2温差较大地区不同建筑类型全年能耗模拟
本文选择南昌地区为研究对象，对写字楼、酒店、居民小区、购物广场等主要建筑类型进行全年空调能耗模拟。
以写字楼为例：按外墙导热系数为0.867W/（m·K），窗墙比系数0.46，导热系数不大于2.7W/（m·K），遮阳系数不大于0.45，室内人口密度0.3人/平方米，人均风量为25立方米/时，照明强度12W/平方米，以此为基础计算大楼整年空调负荷参数。
对其他类型的建筑模拟时，参数设定如下：1、商场使用玻璃门无窗户，人口密度0.44人/平方米，人均风量21立方米/时，外墙导热系数0.879W/（m·K），光照负荷22W/平方米，自动设备如电器、电梯等负荷为32W/平方米；2、居民小区建筑：建筑面积130平方米，体形系数不大于3.2，每居室入住四人，外墙导热系数为0.879W/（m·K）；导热系数不大于3.2，窗墙比不大于0.35，遮阳系数不大于0.55；
3、以三星级酒店建筑为例，外墙为导热系数为0.879W/（m·K）；窗墙比0.45，遮阳系数不大于0.45，导热系数不大于2.9W/（m·K），人口密度0.2人/平方米，人均风量28立方米/时，光照负荷10W/平方米，电器负荷为16W/平方米。
在本文中，夏季地源热泵机组制冷效率假定为4.6，冬季制热效率为4.1，以此计算建筑物地源热泵垂直地埋管冬、夏季的吸/排热比。
从计算结果可以发现，在南昌地区，均为夏季冷负荷大于冬季热负荷，而购物广场的冬、夏季空调负荷差
别最大，酒店冬、夏季空调负荷大致趋同。
3基于地埋管全年热平衡的混合式地源热泵运行实验
3.1实验设备
实验主机选取水-水型地源热泵机组，地埋管长度为180米，规格为聚乙烯单U形管。
3.2实验设置
通过温度控制箱设定地源热泵机组冷凝器入口的水温，每隔4分钟记录一次冷却塔水、地埋管的水流量，以及制冷机组冷凝器、冷却塔、地埋管进出口水温温度，地源侧冷却塔与地埋管的散热量可通过计算水流量、水流温差来获取。
主机负荷侧的制冷量可采用同样方法计算。
实验时，分别设定地源热泵主机侧入口水温为27℃、31℃和35℃时，记录地埋管、冷却塔的排热量与机组和整个空调系统的能效比。
3.3实验分析
本实验设定地埋管出口水温分别为27℃、31℃和35℃，记录每天连续运行八小时的数据。
实验结果表明，地埋管出口水温越低，地源热泵机组与空调系统能效比就越高，同时，冷却塔排热占地源热泵机组夏季总排热量的比例就越大。
长远看地源热泵系统的安全运行情况，通常地埋管吸/排热之差保持在15%左右最佳，此时地埋管吸/排热可实现平衡。
4温差较大地区不同建筑物的混合式地源热泵控制方法
设置不同建筑混合式地源热泵的控制参数，要根据本文之前的模
拟结果和热平衡原则来进行。
其中酒店建筑地埋管排/吸热差最小，故设置地埋出口水温为31摄氏度，居民小区、写字楼建筑设定为28摄氏度，购物广场建筑则不超过28摄氏度。
通常情况下，混合式地源热泵冷却塔容量的设计，主要参考夏季空调最大负荷来进行的，冷却塔只是对部分机组冷却水降温，也就是进入地埋管的冷却水温度高于冷却塔能够将冷却水降温的温度下限。
实际生活中，如果是设定地埋管出口水温低于29℃，则需要较大的冷却塔与之配套，且其的运行需在空调负荷相对较小、室外温度不高的环境下进行。
因此，对购物广场这类建筑物，由于其地埋管排热量远大于吸热量，建议使用下述方法加以控制：
（1）对需要多台机组运行的情况。
可选择同时运行多台制冷机组的方案，地源热泵机容量按照冬季最大负荷来确定，制冷机组和地源热泵机组可共同承担夏季负荷，同时要控制好地源热泵机组的运行时间，因为通常情况下，夏季空调负荷都低于最大设计负荷，如果仅仅把地源热泵机组作为夏季空调负荷不足部分的补充，则可能会遇到地埋管冬季吸热量大于夏季排热量的情况。
实际中，首先要估算建筑物的全年能耗量，确定地源热泵机组的最佳运行时间，使地源热泵机组夏季运行结束时，其地埋管总排热量基本与冬季地埋管总的吸热量平衡，控制方法可以采用控制地埋管出水温度或设定时间段运行地源热泵机组；
（2）对只需单台机组运行的情况。
可适当提高冷却塔功率，在可完全使用冷却塔的情况下单独使用冷却塔，例如在供冷时期之初与
末期，空调负荷相对较小，且室外温度不高，十分利于冷却塔的使用。
控制方法可以通过比较制冷水机组冷水回水温度来控制冷却塔的启停，通过冷水回水温度来判断建筑空调负荷情况，从而决定是否全部使用冷却塔。
从上述分析可发现，7、8月份是建筑物空调能耗最集中的时间段，在供冷时期开始之初，空调能耗相对较小，另一方面室外环境也有利于冷却塔降温，因此可以完全使用冷却塔供冷。
5结束语
在某些土壤自我温度调节能力较弱地区，地源热泵充当了夏、冬季空调负荷的“调节器”，因此要特别注意保证地埋管冬、夏季的热平衡。
在实际生活中，混合式地源热泵的重要价值就是保证地埋管保持全年的热平衡，以此维持地源热泵系统的正常运转和高效工作。
由于建筑功能和地区气候环境具有较大差异，每栋建筑的空调负荷也各不尽相同，因此在使用混合式地源热泵时，首先需计算出其空调的全年负荷量，有针对性的采用最佳控制方法与控制参数。
参考文献：
[1]张纯顺.华中地区混合式地源热泵系统可行性分析[J].华中机械.2009，35（7）：71~74.
[2]周克平.混合式地源热泵系统的运行控制分析[J].中国能源，2006，27（6）：21~23.
夏热冬冷地区混合式地源热泵运行方法研究
作者：牛埃军
作者单位：廊坊轩辕建筑设计有限公司
刊名：
城市建设
英文刊名：Chengshi Jianshe yu Shangye Wangdian
年，卷(期)：2012(19)
本文链接：/Periodical_csjsysywd201219184.aspx。
