文档介绍：某地源热泵空调系统的设计研究
上海海事大学吕磊磊章学来张君瑛杨鹏程
摘要:
地源热泵是一种新型的中央空调系统,具有高效节能环保的特点。目前,得到广泛的推广和应用。本文介绍了地源热泵的工作原理、特点,以及在工程中的应用,详细介绍了系统的经济性分析和改进。
关键词:地源热泵节能工作原理经济性分析
0 前言
热泵技术是“开发和强化高质能源利用率的重要手段”,同时也是“获得可再生能源及维护生态平衡的有效途径之一[1]。
地源热泵(Ground-source Heat Pump,简称GSHP热泵)是一种利用地下浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
随全球能源危机和环境问题的出现地源热泵的应用消除了使用常规锅炉供暖中造成的环境污染,因而是一种清洁、高效、节能的空调产品[2,3]。近十几年来,尤其是近五年来,地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展,中国的地源热泵市场也日趋活跃,可以预计,该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。
1 地源热泵的特点[4,5,6]
(1)属可再生能源利用技术
地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。它不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源,使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。
(2)环境效益显著
地源热泵的污染物排放,与空气源热泵相比,相当于减少40%以上,与电供暖相比,相当于减少70%以上,如果结合其它节能措施节能减排会更明显。
(3)高效节能,运行费用低
通常地源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到4kW以上的热量或冷量。与锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的燃料内能为热量,供用户使用,因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省约二分之一的能量;在供暖时,地热泵技术可将土壤中的能“搬运”至室内,其能量70%以上来自土壤,~,~,可比锅炉节省70%以上的能源和40%~60%运行费用;制冷时要比普通空调节能40%-50%,运行费用降低40%以上。高节能、低运行费用,为商业推广创造了条件。
(4)可一机多用,应用范围广,寿命时间长
地源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷,还可供生活热水,一机多用。一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统;可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑,更适合于别墅住宅的采暖、空调。此外,机组使用寿命长,均在15年以上;系统紧凑,省去了锅炉房和冷却塔,节省建筑空间,也有利于建筑的美观;维护费用低;自动控制程度高,可无人值守。
2 地源热泵系统的工作原理[7]
图一地源热泵系统工作原理图
如图一所示:在制冷状态下,在冷凝器中,冷媒所携带的热量传递给室外的地下热交换器环路系统中,于是冷媒在放出热量后而凝结成液体,并流到蒸发器中,而室外地下热交换器环路系统中的循环液体在吸收了冷媒的热量后,将该部分热量携带到地下,把热量释放到大地中。这样,各环路不断的循环,室内的热量就不断地被转移到地下,从而实现建筑物的制冷。
在制热状态下,通过四通阀将冷媒流动方向