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关于地源热泵的一些点点滴滴……
2008-09-04 13:51
一·地源热泵的概念
地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术,是热泵的一种,热泵是利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备.地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方.通常热泵都是用来做为空调制冷或者采暖用的.地源热泵还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力,冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内,夏季再把地下的冷量转移到建筑物内,一个年度形成一个冷热循环.



地源热泵的由来

  "地源热泵"的概念,最早于1912年由瑞士的专家提出,而该技术的提出始于英、美两国。

  1946年美国在俄勒冈州的波兰特市中心区建成第一个地源热泵系统。但是这种能源的利用方式没有引起当时社会各界的广泛注意,无论是在技术、理论上都没有太大的发展。

  20世纪50年代,欧洲开始了研究地源热泵的第一次高潮,但由于当时的能源价格低,这种系统并不经济,因而未得到推广。直到20世纪70年代初世界上出现了第一次能源危机,它才开始受到重视,许多公司开始了地源热泵的研究、生产和安装。这一时期,欧洲建立了很多水平埋管式土壤源热泵,主要用于冬季供暖。虽然欧洲是世界上发展地源热泵最成熟的地区,但是它也曾因为热泵专家不懂安装技术,安装工人又不懂热泵原理等因素,致使地源热泵的发展走了一段弯路。

  随着科技的进步,关于能源消耗和环境污染的法律制订越来越严格,地源热泵的发展迎来了它的另一次高潮。欧洲国家以瑞士、瑞典和奥地利等国家为代表,大力推广地源热泵供暖和制冷技术。政府采取了相应的补贴政策和保护政策,使得地源热泵生产和使用范围迅速扩大。上世纪80年代后期,地源热泵技术已经趋于成熟,更多的科学家致力于地下系统的研究,努力提高热吸收和热传导效率,同时越来越重视环境的影响问题。地源热泵生产呈现逐年上升趋势,瑞士和瑞典的年递增率超过10%。美国的地源热泵生产和推广速度很快,技术产生了飞速的发展,成为世界上地源热泵生产和使用的头号大国。

  从地源热泵应用情况来看,北欧国家主要偏重于冬季采暖,而美国则注重冬夏联供。由于美国的气候条件与中国很相似,因此研究美国的地源热泵应用情况,对我国地源热泵的发展有着借鉴意义。

地源热泵原理
一、制冷原理
在制冷状态下,地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,使其进行汽-液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中,在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝,由水路循环将冷媒所携带的热量吸收,最终由水路循环转移至地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中,通过冷媒-空气热交换器,以13℃以下的冷风的形式为房供冷。
     










二、制热原理
  在制热状态下,地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,并通过四通阀将冷媒流动方向换
向。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量,通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发,
将水路循环中的热量吸收至冷媒中,在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的
冷凝,由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中,以
35℃以上热风的形式向室内供暖。

         

地源热泵技术的主要优点:                                                                                                                             
1. 高效:一般空调对着空气换热称为风冷热泵,缺点在于天气炎热或者寒冷最需要冷量或热量时效率反而下降。地温一年四季基本恒定在16℃左右,略高于该地区平均温度1到2度,使得热泵无论在制冷或制热况中均处于高效率点。
2. 节能省费用:冬季运行时,COP约为4.2,即投入1KW电能,可得到4KW的热能,夏季运行时,COP可达5.3,投入1KW电能,可得到5KW的冷量,能源利用效率为电采暖方式的3-4倍;并且热交换器不需要除霜,减少了结霜和除霜的用电能耗。比常规空气源空调节能50%左右。
3. 环保:供热时没有燃烧过程,避免了排烟污染,供冷时省了冷却塔,避免了噪音及霉菌污染。
4. 舒适:因为地源热泵机组供冷暖时都是通过冷热水经风机旁管(或地板管、墙埋管)交换完成的,所产生的冷气和暖气(或辐射热)比常规空调的要更柔和的多,热不易感冒。
5. 节省占地面积:省去了冷却塔、锅炉及与之配套的煤棚和渣场,节省了土地资源,产生附加经济效益,并改善了建筑物的外部形象。
6. 安全:无燃烧设备,从而不存在爆炸、失火和中毒的隐患。
7. 机组寿命长:热泵机组长期在良好的低温井水(16℃)下进行热交换工作,可大大延长机组寿命。
8. 一机多用:地源热泵系统可供暖,空调,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。
9. 可再生:土壤有较好的蓄热性能,冬季通过热泵将大地浅层的低位热能提高对建筑供暖,同时蓄存冷量,以备夏用;夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温,同时蓄存热量,以备冬用,保证大地热量的平衡。
10.可分区控制:中央空调享受的档次,又可达到单体空调局部控制的效果,不存在“大马拉小车”。

市场上现有传统空调存在如下一系列问题:
1. 存在热岛效应: 使得外界局部空间环境条件恶化。
2. 当空气温度低于零度时,机组效率下降,并且当环境温度低于-5℃时,机组效率极低,甚至无法开机,需加辅助热源(家用普通3P机仅电辅加热就达2000W),辅助加热时的能效比COP要小于1。
3. 冬季室外机组需要频繁停机除霜,其结果是除霜损失约占热泵总能耗的10.2%,如普通3P机就要增加300瓦电能浪费。武汉地区因为空气湿度大,一般当环境温度5℃时外机就开始结霜。使用5年的老机组8℃左右就开始结霜。
4. 夏天当空气温度高于35℃时,常规空调机组效率开始下降,空气温度越高,机组制冷效率越低,能耗增加。在空气温度为30℃时,常规空调机组能效比COP也仅有2.2左右。
5. 室外机或冷却塔有噪音及霉菌污染。
6. 室外机(压缩机)长年暴露在露天,寿命大大减少。灰尘集在散热器上,起了保温作用,增加了能耗。
7. 常规中央空调不能分区分部控制,即存在“大马拉小车”问题。

http://www.bfexpo.com.cn/News/ShowInfo1.aspx?ID=10


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