超强吸水树脂与源土混合作为地源热泵供热系统回填材料的实验研究

　３试验数据分析

实验台搭建完毕后，测得换热器周围土壤初始平均温度为21.5⁰C, 10月底开始对系统在制冷、制热工况下进行了运行调试。调试完毕，通过注水器向1、2号井中分别注水2m³。由于环境温度影响，首先在制热工况下对系统进行测试。

工况1：12月6日在制热工况下系统连续运行24个小时后，于12月9日至23日期间，夜间平均室外温度10⁰C，开启部分或全部房间门窗，室内温度保持在22-24⁰C，热泵机组热水出水温度设定位最高温50⁰C的条件下，分别以U型管和螺旋盘管单独作为地下换热器，各自连续运行7天，每天运行10小时，对所测得数据进行分析比较如下：

图5，图6 为系统运行过程中螺旋盘管不同位置处热电偶温度变化曲线。图5 中，混合超强吸水树脂的2号井，出水管外壁温度明显高于1号井，且随运行时间的延长，1号井温度变化大于2号井。

图5  1、2号螺旋盘管进出口外管壁温度       

 图6  1、2号螺旋盘管不同测点温度

Fig5. Outlet and inlet temperature of the               Fig6.Temprature of the thermal couple

       spiral coil pipe’s outside                           in different location       

图6不同位置处热电偶日平均温度显示，距离螺旋盘管外侧300mm处（15#、25#），土壤温度在测试期间，基本没有变化；外侧100mm处（16#、26#），土壤温度则随时间变化明显，相比之下16#的温度变化比较稳定；距离管内侧250mm(17#、27#)处，因实验前注水，水分渗透，起始温度低于原来土壤温度。运行过程中，17#日平均温度变化小于27#热电偶，图5和图6可以看出源土中混合超强吸水树脂，增大了土壤的导热系数，增强了系统停止期间土壤热恢复性能。

图7为U型管和螺旋盘管单独作为地下换热器时换热器总管进出水温变化曲线。螺旋盘管

进、出口水温随时间变化比U型管小。实验测得系统COPs 和压缩机COP平均值，螺旋盘管大于

U型管，但两套系统单独运行时，COP数值并不高，且连续下降，如图8。其原因主要是由于单独作

为地下换热器，换热面积小，吸热量满足不了系统要求。

                                             图7地下换热器进出口平均

                       图8系统和压缩机制热系数

Fig.7 Inlet and outlet temperature of the              Fig.8 COP of the system and the compressor

ground heat exchanger

工况2：12月27日至12月30日，室外平均温度7⁰C，关闭所有门窗，室内温度保持在20-23⁰C, 热泵机组热水出水温度设定为46⁰C，螺旋盘管和U型管作为地下换热器同时运行，压缩机每30分钟开停一次，开停时间比为1：2，间歇性连续运行50小时，取10-40小时之间测试数值，见图9

图9 间歇运行时地下换热器进出口水温

Fig 9 Inlet and outlet temperature of ground heat exchanger in intermission operation

图9显示，间歇运行期间，整个系统比较稳定，地下换热器进、出水温程周期性变化，并随时间

表2，系统运行参数

Table2 Operation parameters of the system

延长逐渐降低，系统和压缩机制热系数都比较高，具体见表2。相比之下，其它地区不同形式埋管如天津商学院对单层水平蛇形管冬季取热实验得到单位管长吸热量为14W/ m^[4] ,重庆建筑大学对垂直套管得到单位孔深换热量为55. 67W/ m ^[5]。