土壤源熱泵的地舞系統(地下熱交換器)根據敷設形式不同分為閉式和直接膨脹式。設
計者可根據當地地理條件,正確選用適合的土壤源熱泵地耦系統。以下對閉式土壤源熱泵地耦系統作一簡單介紹。
閉式系統采用里于地下的高強度塑料管作為熱交換器,管路中充滿介質,通常是水或防凍水溶液。閉式系統利用泵作為循環動力,由于環路是封閉的,所以換熱介質和地下水不直接接觸,也不受礦物質能響。
閉式系統可分為水平式、螺旋式、垂直式三種。
(1)水平管閉式系統(如圖6-7所示)。當有足夠土地表面可利用時,可用此系統。塑料管水平埋設在溝壤中,一般埋設深度1.2~3米,每個溝槽中有1一6根管子。雖然一個溝槽中埋設多根管道需更大的溝槽空聞,但溝槽數量較少,因此成本也降低了。溝槽長度取決于土壤狀況
和溝壕里管子的數量。常用于住宅建筑。
優點:挖溝槽比打井的成本低,安裝靈活。
缺點:帶大量土地面積,出于埋設深度淺,上壤溫度易受季節影響,因而熱泵的效率略低;土壤熱特性隨季節、降雨量、埋設深度而波動。
(2)螺旋管閉式系統(如圖6-8所示)。
它是水平環路的一個變體,在溝壕內螺旋狀放置;另一種螺旋環路系統則將螺旋狀管放人狹窄乖直的溝嫁。螺旋環路系統通常需很長的管子,但溝壕的數量少于上述水平環路系統。它同樣適用于土地面積較大的場所。
優點:比水平環路占地少,安裝成本相對坊低
缺點:所需管子較長:需要相對大的土地;土壤溫度易受季節影響;比水平系統需更大的泵,耗能大,在填埋過程中易損壞管路。
(3)垂直環路閉式系統(見圖6-9)。當土地面積受限制時可考慮此種方式。封閉管路
插入垂直的井中,根據土壤及溫度條件,確定管長,設計中,一般需多個井。垂直系統有三種熱交換器基本類型:U形管式、分置式和同心管式,其中U形管式應用較廣泛。
優點:所需管材較其他閉式系統省,泵的能耗最小,士地面積要求最少,土壤溫度不易受季節變化的影響。
缺點:鉆井費用高。