复合式土壤源热泵未来的发展及研究方向

 为了使复合式土壤源热泵在满足建筑空调要求的情况下更加节能、环保和多功能化，笔者认为应从以下几个方面开展研究。

 

  ( 1) 利用余热回收技术方面的研究。在以冷负荷为主地区，对于酒店、宾馆、高级别墅等建筑不但需要空调制冷供暖，还要提供生活热水，提供生活热水一般使用锅炉或电加热，不节能也不环保。而热泵机组冷凝热约为空调制冷的1． 3倍，这些热量一般都是通过冷却塔排入室外空气，不仅浪费大量热能，还造成严重的热岛效应。

 

  将热泵机组冷凝热回收技术［42］与太阳能集热、土壤源热泵有效结合，如果冷凝热按一定比例热回收，再加上太阳能集热都用于加热生活用水，这种系统不但可以有效解决土壤热平衡问题，提供免费的生活用水，还可以节省部分加热设备( 如锅炉) 、节省电能、提高系统能效，总体节能效果会更加明显。

 

  ( 2) 对已应用项目改造和优化的研究。在复合土壤源热泵发展早期，由于实际应用数据不足，大量研究还处于实验阶段，没有形成一套成熟的理论体系，已应用项目有些出现土壤热平衡问题，怎样通过简便的方法对有问题项目进行节能改造和优化是一个值得研究的课题。

 

  ( 3) 自动化控制的研究。因复合土壤源热泵系统要将土壤源热泵、太阳能集热系统、冷却塔、余热回收技术等部分或全部耦合在一起，系统更加复杂，对自动控制系统也提出了更高的要求。

 

  将已相对成熟的控制策略结合实际实验研究整合到自动控制模块上，也具有很高的研究价值。

 

  ( 4) 利用现代模拟技术。因复合土壤源热泵系统具有很强的地域性特点，不同的地域，其地理环境、气候条件等诸多因素存在着比较明显的差异性。虽然国内外的学者已经有大量研究，但实际应用数据不足。随着现代模拟技术发展，利用现有DeST、TＲNSYS、Matlab、Fluent 等软件平台可为设计和研究复合土壤源热泵提供很好的参考数据，根据模拟结果与实际应用的对比，采用模拟技术的设计与实际应用偏差不大。利用现代模拟技术方面的研究也是最近几年研究得比较多的方向之一。

 

  ( 5) 环保制冷剂应用于热泵的研究。目前，土壤源热泵机组常用的制冷剂是Ｒ22 等氟利昂类制冷剂，随着某些氟利昂类制冷剂禁用年限的临近，使用环保制冷剂( 如自然工质CO2) 的复合土壤源热泵的研究将是一个很重要的研究方向。

 

  本文中综述了国内外复合式土壤源热泵系统应用研究的最新进展和研究成果。近几年，国内外对复合土壤源热泵系统的研究主要集中在地埋管换热器特性的数值模拟及实验研究，运行特性的模拟及实验研究，辅助加热或辅助冷却设备的控制策略研究，地埋管换热器与辅助装置的匹配性研究，系统的可行性及经济性分析研究等。分析了土壤热平衡问题形成原因及解决办法，并对目前常用的几种不同类型的复合式土壤源热泵的工作原理、运行策略、优缺点、存在的问题及解决办法等进行了详细的对比分析和研究。根据目前的研究进展，对复合式土壤源热泵未来的发展及研究的方向提出了新的观点和建议。

 

  总之，复合式土壤源热泵作为新型节能空调系统能够有效地解决土壤热平衡问题，与传统土壤源热泵相比，具有更好的节能效果，其研究意义重大，应用前景相当广阔。