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1、地源热泵系统工程实证研究1绪论1.1本课题提出的背景以及意义由于煤炭大量而广泛的使用，是城市大气污染的主要。煤炭是主要的工业和民用燃料，它的主要成分是碳，还含有氢、氧及少量的硫、氮以及金属化合物。燃烧时除产生大量的尘埃外，在燃烧过程中还会形成一氧化碳、二氧化碳、硫氧化合物（二氧化硫、少量的三氧化硫）、氮氧化合物（一氧化氮、二氧化氮）、烃类有机物等有害物质。自十九世纪工业革命以来,大气中CO2含量迅速增加,浓度增大,据对冰川冰核中空气的分析结果,1750年大气中CO2浓度仅为28010-6。自1958年开始,美国在夏威夷对大气中的CO2浓度进
2、行了40多年的连续测定,并在全球建立了一个包括南极极点在内的20多个观测站的CO2观测网。其测定结果表明,近几十年来大气中CO2浓度正在迅速增大,1958年CO2浓度为312.510-6,到1984年增至34310-6。1958~1968年CO2浓度年增长率小于110-6；而1968~1978年CO2浓度年增长率却大于110-6。若按此速度增加,则未来50年内大气中CO2浓度将增加30%，到21世纪中叶将增至60010-6,即相当于工业革命初期的2倍多。CO2是大气中最主要的温室效应气体,目前全球CO2年排放量大约50亿吨以上,浓度已超过3
3、4510-6,如果全球矿物燃料消耗量继续按计划2%年增长率递增,预计到21世纪中叶以后大气中CO2含量将增加1倍多,也相当于工业革命初期的2倍多,跟上述CO2浓度增加倍数接近,由此可预测,到21世纪末CO2温室效应将增强1倍多,全球气候将变得更暖[3]。而我国是世界上少数几个污染物排放量大的国家之一，根据历年的资料估计，燃烧过程产生的大气污染物大约占大气污染物总量的70%，其中燃煤排放量则占整个燃烧排放量的96%。由于能源危机和环境污染的情况的堪忧，节能已经成为当今的主要研究课题。同时为了实现我国的可持续发展的战略，节能也势在必行。其中的建
4、筑能耗，包括了采暖、通风、空调、热水供应、照明、电梯、烹饪等的能耗，在建筑业能耗中占了绝大部分，约80%以上；而其中的大部分能耗是用于采暖、通风和空气调节[4]。因此，建筑节能应该降低采暖、通风和空气调节的能耗，也包括减少建筑物的冷、热量的损失和可再生能源及新能源的利用。从降低运行费用、有效节省能源、减少大气污染和CO2排放量的角度来看，地源热泵技术是一种高效、节能、环保，有利于可持续发展的供热和空调的先进技术。1.2地源热泵的分类及特点1.2.1地源热泵的分类地源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
5、供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位热能的转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起输送至高温热源。而其所耗能量的作用是使制冷剂压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。地源热泵（groundsourceheatpumps；GSHP）系统包括三种不同的系统：以利用土壤
6、作为冷热源的土壤源热泵，也有资料文献称为地下耦合热泵系统（ground-coupledheatpumpsystems）或者叫地下热交换器热泵系统（groundheatexchanger）；以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统（groundps）；以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统（surface-ps）。2实验性地源热泵系统工程设计为了更加有效的对地源热泵系统加以利用，探讨其利用的可靠性，现对某一工程项目进行设计计算。2.1RC地源热泵工程概况RC人民医院建筑层数为地下1层，地上11层，建筑面积为18389.31m2，空调面积为14700
7、m2。RC人民医院在空调系统设计时采用的地源热泵空调技术，以大地作为冷热源，同时采用消防水池进行蓄冷蓄热的设计方案。垂直埋管系统共打井240孔，分5个区，每孔埋深80米，U形管采用DN32铝塑复合管,各支路之间采用并联，同程式，地沟管采用PPR管。消防水池容积540m3，作为蓄水池提供冷却水。地下埋管系统图以及机放消防水池系统图如下：2.2RC地源热泵空调系统设计医院住院部空调系统分为3个分系统：地源侧地下埋管换热器系统、第一至第十层住院部空调系统、第十一层手术部空调冷却水系统。第一至第十层住院部空调系统采用每个病房安装水-空气源热泵，利用
8、消防水池中的水作为冷热源，直接被热泵机组循环使用。第十一层手术部空调冷却水系统采用水水源机组，同样利用消防水池中的水作为机组的冷却水。3RC地源热泵系统的实测系统设计......
