散热在地理管换热器换热方面的改进研究

  地埋管吸热时，其换热过程与排热相反，随着埋管周围土壤水分的增加，潜热的换热量增加，埋管周围土壤的导热系数增大，冬季地埋管吸热的换热效果要好于夏季地埋管排热的换热效果。此外，地埋管自身的换热量除了取决于其换热热阻也取决于地源热泵机组运行工况，地埋管的排/吸热量计算式：地埋管排热量=COP+1COP@建筑空调负荷，埋管吸热量=COP-1COP@建筑空调负荷，可以看出随着地埋管换热的持续，其换热热阻增加，地埋管的进出口水温温差减少，出口水温在夏季工况时升高，冬季工况时下降，这都导致机组的制冷/制热效率下降。夏季机组效率下降，可以看出，夏季随着机组效率的降低需要地埋管的排热量反而增加，这将导致地埋管换热效果的持续恶化；可以看出机组冬季效率下降将导致地埋管的吸热量的减少，这点与夏季地埋管的排热工况正好相反，结果是地埋管吸热量减少，埋管周围换热区域的岩土能够有一定的时间恢复从而提高地埋管的换热系数，这种情况相当于冬季地埋管的换热情况是能够有一定自身调节的能力，而夏季地埋管的换热是随着排热持续进行而加速恶化。所以，对于地埋管的夏季排热工况，一定要通过辅助散热装置比如冷却塔来帮助地埋管换热效果改善，冷却塔辅助散热不仅仅是平衡地埋管冬、夏季的换热量，也是改善夏季地埋管换热效果，缓解夏季地埋管周围换热区域岩土热堆积的有效方法。地埋管换热器冬、夏季吸/排热和有辅助散热装置下的地埋管换热器的换热机理。

   通过上面分析可以看出地埋管的冬、夏季换热情况不仅取决于所服务建筑的空调负荷，也取决于地埋管换热情况，二者互相影响。总体上，地埋管换热的效果是冬季吸热状况优于夏季排热状况，在工程应用中，即使地埋管的全年吸/排热基本平衡也应该增加辅助散热系统，目的是缓解地埋管周围岩土的热堆积。

   有冷却塔散热的混合式地源热泵系统的运行试验有冷却塔散热的混合式地源热泵系统的运行试验是在地埋管单独运行试验结束24h后进行，周期8h，实行冷却塔与地买管并联形式，控制方式是在考虑地埋管周围岩土全年热平衡基础上设定进入地源热泵机组冷凝器入口水温为30e。

   混合式地源热泵与地源热泵运行工况比较试验分项制冷机组能效比（W/W）空调系统能效比（W/W）地埋管换热系数地埋管单独运行后16h（稳定工况）3.332.313.47地埋管单独运行前8h（启动阶段）3.772.624.86地埋管与冷却塔并联运行8h（定冷凝器进口水温30e）3.522.454.17从试验结果可以看出，虽然在地源热泵启动阶段地埋管的换热系数比较高，但在地埋管到达稳定工况之后（即机组运行8h后），制冷机组的能效比、空调系统能效比，地埋管换热系数，有辅助散热的混合式地源热泵系统比单独运行地埋管换热器的地源热泵系统都要高。其中地埋管的换热系数高出20.1%，可以看出辅助冷却对地埋管换热器的换热效果有明显的改善作用。

   本试验由于地源热泵机组停机半年后刚刚运行，地埋管附近还未出现热堆积，可以推理出当地埋管经过长期运行之后，辅助冷却设备对地源热泵机组效率与地埋管换热系数的改善程度将会更大。

   地源热泵由于利用与当地年平均温度相近的土壤作为热泵的底位热源端，因此有一定的节能效果。由地埋管换热器的传热特性决定了地源热泵系统虽然有利用地温的优点，但是也存在热量的传递缓慢和热堆积的缺点。在传统的地源热泵系统基础上加上辅助散热设备可以很好的缓解地源热泵系统地埋管换热器的热堆积现象，最大程度的发挥其技术方面的优点，更好地实现节能减排。