地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的研究-文庫吧
2025-04-17 13:37 本頁面
【正文】 定義 地源熱泵是以地球表面淺層土壤作為熱源（熱匯），將傳統(tǒng)空調(diào)的冷凝器（或蒸發(fā)器）中需要排放（或吸收）的熱量通過中間介質(zhì)（通常是水）作為載體，并使中間介質(zhì)在封閉環(huán)路中通過大地循環(huán)流動，從而實(shí)現(xiàn)與大地進(jìn)行冷熱交換的目的。 5 二、地源熱泵的主要用途及特點(diǎn) 1. 地源熱泵的主要用途 地源熱泵系統(tǒng)的能量來源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調(diào)”。被認(rèn)為是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無論嚴(yán)寒地區(qū)或熱帶地 區(qū)均可應(yīng)用。可廣闊應(yīng)用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領(lǐng)域。 2. 地源熱泵的特點(diǎn) (1)利用可再生能源： 屬可再生能源利用技術(shù) ,地源熱泵從常溫土壤或地表水（地下水）中吸熱或向其排熱，利用的是可再生的清潔能源，可持續(xù)使用。 (2)高效節(jié)能，運(yùn)行費(fèi)用低：屬經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能技術(shù) 地源熱泵的冷熱源溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高 40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用 40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱 泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。 (3)節(jié)水省地： 以土壤 (水 )為冷熱源，向其放出熱量或吸收熱量，不消耗水資源，不會對其造成污染。 省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、冷卻塔等設(shè)施，機(jī)房面積大大小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。 (4)環(huán)境效益顯著 該裝置的運(yùn)行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，在供熱時(shí)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，不會產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)，對環(huán)境非常友好，是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。 (5)運(yùn)行安全穩(wěn)定，可靠性高：地源熱泵系統(tǒng)在 運(yùn)行中無燃燒設(shè)備，因此不可能產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳之類的廢氣，也不存在丙烷氣體，因而也不會有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，使用安全。燃油、燃?xì)忮仩t供暖，其燃燒產(chǎn)物對居住環(huán)境污染極重，影響人們的生命健康。由于土壤深處溫度非常恒定，主機(jī)吸熱或放熱不受外界氣候影響，運(yùn)行工況非常穩(wěn)定，優(yōu)于其它空調(diào)設(shè)備。不存在空氣源熱泵供熱不足，甚至不能制熱的問 6 題。整個系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用也較鍋爐－制冷機(jī)系統(tǒng)大大減少，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。維修量極少，折舊費(fèi)和維修費(fèi)也都大大地低于傳統(tǒng)空調(diào)。 (6)一機(jī)兩用，應(yīng)用范圍廣 地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，一 套系統(tǒng)可以代替原來的鍋爐加制冷機(jī)的兩套裝置或系統(tǒng)?？蓱?yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑，更適合于住宅的采暖、供冷。 (7)自動運(yùn)行 地源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定，所以可以設(shè)計(jì)簡單系統(tǒng)，部件較少，機(jī)組運(yùn)行簡單可靠，維護(hù)費(fèi)低；自動控制程度高，可無人值守；此外，機(jī)組使用壽命長，均在20年以上。 三、地源熱泵的分類 地源熱泵在國內(nèi)也被稱為地?zé)岜?。根?jù)利用地?zé)嵩吹姆N類和方式不同可以分為以下 3 類：土壤源熱泵或稱土壤耦合熱泵（ GCHP）、地下水熱泵（ GWHP）、地表水熱泵（ SWHP）。 1. 土壤源熱泵 土壤源 熱泵以大地作為熱源和熱匯，熱泵的換熱器埋于地下，與大地進(jìn)行冷熱交換。土壤源熱泵系統(tǒng)主機(jī)通常采用水 — 水熱泵機(jī)組或水 — 氣熱泵機(jī)組。根據(jù)地下熱交換器的布置形式，主要分為垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管３類。 垂直埋管換熱器通常采用的是Ｕ型方式，按其埋管深度可分為淺層（＜ ３０ ｍ），中層（３０～１００ ｍ）和深層（＞１００ ｍ）３種。埋管深，地下巖土溫度比較穩(wěn)定，鉆孔占地面積較少，但相應(yīng)會帶來鉆孔、鉆孔設(shè)備的經(jīng)費(fèi)和高承壓埋管的造價(jià)提高?？偟膩碚f，垂直埋管換熱器熱泵系統(tǒng)優(yōu)勢在于： （１）占地面積??； （２）土壤的溫度和 熱特性變化??； （３）需要的管材最少，泵耗能低； （４）能效比很高。而劣勢主要在于：由于相應(yīng)的施工設(shè)備和施工人員的缺乏，造價(jià)偏高。 7 水平埋管換熱器有單管和多管２種形式。其中單管水平換熱器占地面積最大，雖然多管水平埋管換熱器占地面積有所減少，但管長應(yīng)相應(yīng)增加來補(bǔ)償相鄰管間的熱干擾。水平埋管換熱器熱泵系統(tǒng)由于施工設(shè)備廣泛使用而且施工人員易找，又加上許多家庭有足夠大的施工場地，因此造價(jià)就可以減下來。除需要較大場地外，水平埋管換熱器系統(tǒng)的劣勢還在于：運(yùn)行性能上不穩(wěn)定（由于淺層大地的溫度和熱特性隨著季節(jié)、降雨以及埋深 而變化）；泵耗能較高；系統(tǒng)效率降低。 蛇行埋管換熱器比較適用于場地有限又較經(jīng)濟(jì)的情況下。雖然挖掘量只有單管水平埋管換熱器２０％～３０％，但是用管量會明顯增加。這種方式優(yōu)缺點(diǎn)類似于水平埋管換熱器，所以有的文獻(xiàn)將其歸入水平埋管換熱器。 2. 地下水熱泵 在土壤源熱泵得到發(fā)展以前，歐美國家最常用的地源熱泵系統(tǒng)是地下水熱泵系統(tǒng)。目前在民用中已經(jīng)很少使用，主要應(yīng)用在商業(yè)建筑中。最常用的系統(tǒng)形式是采用水 — 水式板式換熱器，一側(cè)走地下水，一側(cè)走熱泵機(jī)組冷卻水。早期的地下水系統(tǒng)采用的是單井系統(tǒng)，即將地下水經(jīng)過板式換熱器后直 接排放。這樣做，一則浪費(fèi)地下水資源，二則容易造成地層塌陷，引起地質(zhì)災(zāi)害。于是產(chǎn)生了雙井系統(tǒng)，一個井抽水，一個井回灌。地下水熱泵系統(tǒng)的優(yōu)勢是造價(jià)要比土壤源熱泵系統(tǒng)低，另外水井很緊湊，不占什么場地，技術(shù)也相對比較成熟，水井承包商也容易找。其劣勢就在于： （１）有些地方法規(guī)禁止抽取或回灌地下水； （２）可供的地下水有限；
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