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地下水温空调是否可行?

文章出处:   责任编辑:   发布时间:2016-08-30 23:27:00    点击数:-   【

问:地下水温空调可行吗?现在有水空调,但弊端挺多。我的想法是不直接抽地下水,而是把一根空心铜管放入地下水中,使用抽风机把外面空气通过铜管进入地下水中降温,然后通过空心铜管把降温后的空气给房间降温。这样会有什么问题,成本有多高,是否实用。

答:单纯说完全按照你这种想法来实现的话,是肯定没有这种产品的,从原理上也是有严重缺陷的。但是从冷热源取用方面,是有利用和地下土壤、地表水等换热来实现制冷制热的。先说说你这个思路的缺陷(以下只是粗略的用常态下的数据分析,实际情况的参数会有变化,但是对于定性分析不受多大影响):

水的比热容(单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能)是常见物质中最大的(4.2*10^3焦/千克·摄氏度),而空气比热容为1.0×10^3焦/千克·摄氏度,也就是说利用空气来吸放热所需要的质量,将会是水的四倍。

水的密度为1000千克/立方米,而空气的密度是1.29千克/立方米,也就是说要达到同等吸放热的能量,4倍质量于水的空气,体积是水的3000多倍,也就是说你要通入地下和水换热的空气量会很大很大。


地下水温度根据地区不同温度也不相同,大概恒定在10度上下,而水系统空调,盘管里面的进水温度为7摄氏度,这3摄氏度的温差会导致换热的效率大大降低,而且风机盘管是直接放在屋子里,空气和水换完热就吹到屋子里,你描述的方式还得经过管路传输到屋子里,沿途又会有几摄氏度的温升,这导致空调的效果进一步变差。

空气的运动粘度系数又比大,意味着在管路里面流动的阻力也大。

空气换热之后,再回到管路里和地下水换热,此时空气温度大概和室温相当,也就是26摄氏度上下,和地下水温只有16度温差,换热效率也很低。

打井打到地下水位,井深可是很大的,成本很高。

地下水(土壤)的热量也不是取之不及用之不竭的,相反,因为地下的传热量是恒定的,因此当人强制取用冷热量的时候,地下水(土壤)的热量会难以补充,地下水(土壤)温度失衡会造成极大的生态危害。而且抛开环保不说,不断的取用冷量,也会导致地下温度上升,换热温差进一步减小,效率年年降低。

总结下,以上几点会导致——对于埋管的场地、管路数量、密度,风机的流量、静压有极高的要求,成本极高,高到肯定实现不了。换热效率很低,根本满足不了舒适性的要求。

然后说说改进方式:

既然用空气来直接载热很不现实,那就干脆管路里面走水来好了。

既然地下、室内两边换热的温度都不效率,那就中间加入一个空调主机来提高温差好了,提高和地下侧换热的水温度,降低室内侧水的温度,换热效率提高,也能满足舒适性的要求。

既然又不直接利用地下水,那干脆也别打井打那么深,直接就和地下土壤换热好了,温度也差不多。

既然单纯的取冷量会导致地下温度失衡,那干脆夏天取冷量,冬天取热量(取冷量、取热量为暖通专业的习惯说法,从能量角度看是一种相反的能量流动方向),然后保持两个季节的能量输入输出平衡,就好了。但是怎么能知道平不平衡呢,负荷计算,看看冬夏季所需的能量是否平衡,如果不平衡,那么就夏季辅以冷却塔、冬季辅以锅炉,来弥补平衡之后多出来的冷热量需求。

至此,题主的方案被我硬生生改成了地源热泵系统,深表惭愧。而且关于水地源热泵的现状和缺陷,有兴趣可以去查查,问题很大。

然后题主说的现有水空调弊端不少,但是不知道题主说的是哪种系统的哪方面。

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