地源热泵空调系统的技术探讨

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1、地源热泵空调系统的技术探讨　　摘要：随着我国经济的发展，人们生活水平的不断提高，空调已成为人们日常生活中不可缺少的电器之一。由于空调所占的能耗比重较高，因此，降低能耗是当前面临的问题。本文作者主要就地源热泵空调的节能与环保进行了分析，并指出了其相关的工作原理和带来的效益。　　关键词：地源热泵；中央空调系统　　中图分类号：TK52文献标识码:A　　由于地源热泵适用范围广，运行费用低，节能和环保效益显著已得到广泛的应用，采用地源热泵技术可以有效地提高一次能源利用率，减少温室效应气体C02和其它燃烧产生的污染物的排放，是一种可持续发

2、展的建筑节能新技术。　　．热泵原理　　在自然环境中，水从高处往低处流动，热量由高温处向低温处传递，而热泵(制冷机)是通过作功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。热泵工作原理是：由电能驱动压缩机，使工质(如1t22)循环流动反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中汽化吸热、在冷凝器中液化放热，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热(或制冷)功能。　　①在制冷模式时：高温高压的制冷剂气体从压缩机出来后进入制冷剂的冷凝器，向水中排放热量而冷却成高压液体，并使水温升高(此高温水的热量通过埋设在土壤中的管道传给了土壤)

3、。到膨胀阀节流膨胀成低压液体进入蒸发器蒸发成低压蒸汽，同时吸收(蒸发吸热)水(或空气)的热量。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高压气体，如此循环不止。水(或空气)温度被蒸发器降低用来冷却环境。　　②在供热模式时：高温高压的制冷剂气体从压缩机出来后进入制冷剂的冷凝器，向水中排放热量而冷却成高压液体。到膨胀阀节流膨胀成低压液体进入蒸发器蒸发成低压蒸汽，同时吸收(蒸发吸热)水(或空气)的热量将水冷却(此“冷量”通过埋设在土壤中的管道传给了土壤)。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高压气体，如此循环不止。水(或空气)的温度被冷凝器升高用

4、给环境供热。　　由此可见，热泵与制冷机的工作原理和过程是相同的。热泵与制冷机在名称上的差别只是反映了在应用目的上的不同：如果以得到高温的热量为主要目的，则一般称为热泵；如果目的是从低温热源除去热量，或称得到冷量，则叫做制冷机(空调)。建筑空调系统一般应满足冬季供热和夏季制冷两种要求，传统的空调系统通常需分别设置冷源(制冷机)和热源(锅炉)。建筑空调系统如果在冬季以热泵的方式运行，则可以省去锅炉和锅炉房，而且全年仅采用电力这种清洁能源，彻底解决了大气污染问题。与直接把电能转换为热能的电锅炉相比，采用热泵空调系统供热的电耗仅为前者

5、的1/3―1/4，可以大大节省运行费用。　　．热泵的主要优点　　采用热泵为建筑物供热可以大大降低一次能源的消耗。通常，我们通过直接燃烧矿物燃料(煤、石油、天然气)产生热量，并通过若干个传热环节最终为建筑供热。在锅炉和供热管线没有热损失的理想情况下，由于传热温差，一次能源利用率(即为建筑物供热的热量与燃料发热量之比)不可能超过100％。如果先利用燃烧燃料产生的高温热能发电，然后利用电能驱动热泵从周围环境中(土壤、地下水、空气)吸收低品位的热能，适当提高温度再向建筑供热，就可以充分利用燃料中的高品位能量转化成的电能，大大降低用于供

6、热的一次能源消耗。地源热泵的性能系数(即COP值)通常大于4，即地源热泵每输入lkW的电能，能输出4kW的冷热能量，扣除过程损耗因素，性能系数仍然在以上，从而高效利用了土壤或地下水这种可再生的清洁能源。而直接燃煤制热系数为，直接用电供暖制热系数为。从夏季制冷上来说，其性能系数比普通家用空调效率高一倍以上，比大型中央空调高20％以上，运行费用每年每平方米仅为25―33元，比常规中央空调系统低40％左右。地源热泵中央空调系统没有冷却塔，不向空中排放热量，不消耗冷却水，因此没有热岛效应，避免了冷却塔的噪声。地源热泵中央空调系统无锅炉

7、等燃烧设备，不可能产生二氧化碳、一氧化碳之类的废气，也不存在丙烷气体，因而不会有发生爆炸的危险，使用安全。由于土壤深处温度非常恒定，主机吸热或放热不受外界气候影响，运行工况非常稳定，不存在空气源热泵供热不足，甚至不能制热的问题。整个系统的维修量维护费用也较锅炉―制冷机系统大大减少，正常情况下自动运行，不需要有人值班。地源热泵系统不消耗水资源，省去了锅炉房、煤场、储油房、冷却塔等设施，节省了建筑空间，不产生任何废水、废气、废渣，不对环境产生任何污染，因此节省了建筑空间。由此可见具有高效节能环保安全的优点。　　．系统组成　　地源热

8、泵空调系统主要包括三个回路：用户回路、制冷剂回路和地下热交换器回路。地源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，整个系统的维护费用也较锅炉一制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。　　①地热换热器环路　　由高强度塑料管组成的在地下循环的封闭环路，循环介质为水(