大连某超低能耗别墅水平地埋管地源热泵系统应用*

大连理工大学 仝 仓 李祥立 端木琳

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地源热泵系统作为一种清洁高效的供能系统，常应用于各类建筑。竖直地埋管地源热泵系统由于占地面积较小、性能稳定等优势，在实际工程应用中(特别是国内)占据较大比例[1]。但近年来，随着近零能耗建筑及其相关技术发展和推广，新建建筑的耗热量指标呈明显下降趋势[2-5]，因此地源热泵为低负荷建筑供冷/供热时，所需的地埋管长度随之下降，无需过大的占地面积。对于这种超低能耗建筑能源系统的选择，特别是北方地区位于城郊和农村的大量单体居住建筑，是否仍可以凭借“经验”值得商榷。在此背景下，水平地埋管地源热泵系统作为一种价格低廉、施工便捷的供能系统[6]，是否适合应用于超低能耗建筑值得探讨。

国内学者利用数值模拟法研究了土壤物性、埋管深度、管间距、地表保温层和降水对水平埋管换热器性能的影响[7-11]。结果表明：增加埋深、强化土壤导热能力、扩大管间距、铺设保温层和降水有利于提高水平地埋管换热器单位时间内的换热量。高岩等人运用实验法对水平地埋管换热器进行了研究，结果表明：热传递对水平地埋管换热器性能影响较大，由密度变化引起的湿传递对其影响可以忽略[12]。国外方面，Gan对水平地埋管换热器周围土壤的热恢复特性进行了研究，结果表明浅地层土壤易受地表因素影响，热恢复能力较强[13]。Fujii等人研究了层间距对双层水平地埋管换热器换热特性的影响，给出了0.5 m的最佳层间距[14]。……