對(duì)于冬季吸熱量大于夏季排熱量的北方寒冷地區(qū)，最常用的方法是采用帶有太陽(yáng)能集熱器輔助加熱的太陽(yáng)能—地源熱泵系統(tǒng)。對(duì)于夏季排熱量大于冬季吸熱量的南方地區(qū)，最常用的方法是采用帶有冷卻塔的輔助散熱系統(tǒng)。上述兩種熱泵系統(tǒng)在一定的氣候地區(qū)，與單獨(dú)的GSHP相比，一般具有節(jié)省投資和降低運(yùn)行費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)。

如今隨著煤改電的深入，北方地區(qū)大都選擇使用地源熱泵來(lái)進(jìn)行供暖，在使用地源熱泵的時(shí)候我們一定要注意一下幾點(diǎn)：

1、地下土壤的熱平衡問(wèn)題，由于北方地區(qū)使用地源熱泵時(shí)冬季的供熱量要大于夏季的制冷量，因此長(zhǎng)時(shí)間的使用容易使得土壤中熱量的收放不平衡，因此會(huì)導(dǎo)致地下土壤的熱平衡出現(xiàn)問(wèn)題，建議用戶選擇使用時(shí)可選擇一種合適的輔助方式來(lái)調(diào)節(jié)熱量的收放，如果不進(jìn)行處理，長(zhǎng)時(shí)間的使用會(huì)讓地源熱泵的換熱效果下降。

2、北方使用地源熱泵時(shí)還要注意，由于冬季低溫低，所以地下埋管的進(jìn)水溫度不高于零度，這種情況下就會(huì)使用防凍液，而防凍液一般應(yīng)使用安全、無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、導(dǎo)熱性好、成本低、壽命長(zhǎng)的，以確保冬季的正常使用。

3、埋管內(nèi)工作流體

在南方地區(qū)，由于地溫高，冬季地下埋管進(jìn)水溫度在0℃以上，因此多采用水作為工作流體；北方地區(qū)，冬季地溫低，地下埋管進(jìn)水溫度一般均低于0℃，一般均使用防凍液。防凍液一般應(yīng)具有使用安全、無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、導(dǎo)熱性好、成本低、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。目前應(yīng)用較多的有：

①鹽類溶液有氯化鈣和氧化鈉水溶液；②乙二醇水溶液；③酒精水溶液等。

經(jīng)對(duì)水(+ 5℃)，20％CaCl水溶液(-5℃)和20％乙二醇水溶液(-5℃)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下。

3.1 最小管內(nèi)流速(流量)

按文獻(xiàn)臨界雷諾數(shù)Rek＝2000，Re>2000為紊流，Re<2000為層流。由 和="">

3.2 不同流體管內(nèi)換熱系數(shù) (W／m2·K)計(jì)算

采用文獻(xiàn)[4]計(jì)算公式，其計(jì)算結(jié)果為在相同流速、相同管徑下，水的換熱系數(shù)最大。其大小排序?yàn)樗瑿aCl水溶液－乙二醇水溶液，其比值與管徑和流速有關(guān)，在常用管徑及流速范圍內(nèi)，大小比值為1：0.47～0.62：0.41～0.56。

3.3 管路沿程阻力hf／(kPa／100m)計(jì)算

由于地下埋管換熱器內(nèi)流動(dòng)一般均在紊流或紊流光滑(過(guò)渡)區(qū)內(nèi)，即2100<><>

在北方寒冷地區(qū)，冬季進(jìn)入地下埋管換熱器的液體溫度一般均在0℃以下，換熱器周圍含濕量的土壤可能凍結(jié)。根據(jù)定性分析，水份凍結(jié)時(shí)，有大量的潛熱被釋放出來(lái)，因此在吸收同等數(shù)量的熱量情況下，土壤降低的溫度幅度小，水份越多，釋放的潛熱越多，溫度降低幅度越小，在鄰近換熱器埋管的土壤溫度越高。如果設(shè)計(jì)中不考慮土壤中水份凍結(jié)的影響，計(jì)算出的地下埋管周圍的溫度場(chǎng)偏低與實(shí)際情況偏差較大，水份越多，差別越大，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮水份凍結(jié)的影響。但目前有關(guān)巖土凍結(jié)和其計(jì)算方法方面的研究文獻(xiàn)不多，但可以肯定土壤凍結(jié)對(duì)地下埋管換熱是有利的。有的文獻(xiàn)提出在長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行時(shí)，如不考慮凍結(jié)的影響，換熱器尺寸要比實(shí)際偏大31％。有的采用簡(jiǎn)化方法，把埋管與周圍土壤換熱過(guò)程按未結(jié)凍和凍結(jié)兩種模型計(jì)算，凍結(jié)時(shí)按凍結(jié)區(qū)的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)、比熱和密度及末凍結(jié)時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱和密度分別建立盤(pán)管內(nèi)流體能量方程、盤(pán)管壁的能量方程、土壤凍結(jié)時(shí)的能量方程、土壤末凍結(jié)時(shí)的能量方程，最后采用有限差分法求解方程，得到凍結(jié)時(shí)和末凍結(jié)時(shí)的土壤溫度場(chǎng)分布情況。考慮凍結(jié)時(shí)的土壤溫度均高于未考慮凍結(jié)時(shí)的溫度，而且含水量越高，溫度差別越大。

用戶在選擇時(shí)要注意以上兩點(diǎn)，以確保更好的使用地源熱泵機(jī)組，讓機(jī)組在運(yùn)行時(shí)發(fā)揮最大的效果。