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土壤源熱泵系統(tǒng)熱平衡問題對生態(tài)環(huán)境的影響

文檔作者：朱紅芬杜震宇文檔來源：太原理工大學環(huán)境科學與工程學院		點擊數：	更新時間： 2023年10月17日
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2011年第7期(總第70期)
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ENERGY AND ENERGY CONSERVATl0N 201 1年7月
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土壤源熱泵系統(tǒng)熱平衡問題對生態(tài)環(huán)境的影響
朱紅芬， 杜震宇
(太原理工大學環(huán)境科學與工程學院，山西太原030024)
摘要： 敘述了由于土壤源熱泵系統(tǒng)長期運行引起地下吸排熱不平衡，導致地下土壤冷熱堆積，土壤溫度分布發(fā)生變
化，不僅會引起系統(tǒng)性能下降，且因土壤溫度持續(xù)變化還會對土壤本身物性參數及大地熱流產生影響，指出，由此還能引
起土壤中微生物環(huán)境，植物生存環(huán)境的變化，進而影響到整個生態(tài)環(huán)境，提出，在推廣土壤源熱泵過程中應注意的問題及
采取的措施。
關鍵詞： 土壤源熱泵；熱平衡；土壤溫度；生態(tài)環(huán)境
中圖分類號：X141 文獻標識碼： A 文章編號：2095—0802一(2011)07-0004—03
Effects of the Ground Heat Balance of Ground Coupled Heat PUMP System
on Ecological Environment
ZHU hong·fen，DU zhen-yu
(Environmental Science and Engineering School of Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，Shanxi，China)
Abstract：The absorbing and releasing load are always different in ground—source heat pump system long—time running which will
lead to cold or heat accumulation，make the heat pump system performance degrade and the soil temperature distribution change．It
was found out that the continuous change of soil temperature influenced terrestrial heat flow and the physical parameter of soil，
which caused the impacts on microbial environment in soil and the living environment of plant．Furthermore，the whole ecological
environment changed．Problems should be paid attention to and the related measures during the extension of ground—source heat
pump system were put forward．
Key words：ground—source heat pump；heat imbalance soil temperature；ecological environment
0引言1熱平衡引起土壤溫度的變化
土壤源熱泵系統(tǒng)利用地下土壤作為吸熱(熱源)與排
熱(熱匯)的場所，冬季把土壤中的熱量“取”出來，供給室
內采暖，此時，土壤為“熱源”；夏季把室內熱量取出來，釋
放到土壤中，此時，土壤為“熱匯”。因此，土壤源熱泵是1
種利用地下土壤作為蓄能體的地下蓄能及再利用技術。
當地埋管地源熱泵系統(tǒng)冬夏兼用時，在北方地區(qū)建筑熱負
荷大于冷負荷，所以，系統(tǒng)冬天從土壤中提取的熱量比夏
季向土壤中排放的熱量大，而南方地區(qū)則相反，于是就會
造成土壤得失熱量的不平衡，多余的冷量(熱量)就會在地
下累積，長期如此，就會引起地下土壤溫度的年均變化，尤
其是在地埋管管群集中的中心區(qū)域。這種溫度的變化不
僅會影響系統(tǒng)的換熱性能，還改變了原生態(tài)土壤的溫度分
布，破壞了生態(tài)環(huán)境。因此，要保證土壤源熱泵真正意義
上的節(jié)能與環(huán)保以及對生態(tài)環(huán)境的保護，有必要對熱平衡
問題進行深入研究。
收稿日期：2011-06-13
第一作者簡介：朱紅芬，1982年生，女，河北邯鄲人，2006年畢業(yè)
于石家莊鐵道學院建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)，在讀碩士研究生。
·4·
一般情況下，夏季向地下的放熱與冬季從地下的取熱
不平衡是絕對的，平衡是相對的。如果全年地下放熱與取
熱的不平衡率在±20％以內?，均可認為達到季節(jié)性平
衡。超出此范圍就應采取相應的措施來解決，否則，敷設
地埋管的土壤、巖石及含水層的溫度就會逐年升高或下
降，熱泵的制冷或供熱效率就會下降，導致系統(tǒng)運行多年
后失效，且地下生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化。楊衛(wèi)波’2。以一典型的
鉆孔間距為5 m，4×4陣列的埋管群(共16個鉆孔)作為
分析對象，采用江蘇某示范工程實測數據，通過軟件模擬
了冬夏季埋管群中心土壤溫度隨運行時間的變化，結果見
圖l和圖2。
p
28
、25
餐22
乏19
廿16
運行時間／a
圖1夏季放熱大于冬季吸熱情況

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