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1、地源热泵的节能机理 【摘要】随着全球不可再生资源的急剧下降，人们开始对可再生资源的利用逐渐加强。地源热泵技术就是其中的一项重大成果，本文将对这项技术进行详细介绍。 【关键词】地源热泵；原理；节能 中图分类号：TM08文献标识码：A文章编号： 一、前言 人类社会经济的发展，是以浪费能源为代价。由于长期以来人们对能源消耗没有引起足够重视，而使得大量的能源被浪费。随着近些年能源短缺，人们逐渐加强了对能源利用的关注程度。地源热泵技术是一种新型的能源利用技术，是利用丰富的地能来实现冬季取暖，夏季采凉的先进技术。由于地能具有清洁无污染、能源取之不竭
2、等特点，因此，地源热泵技术的开发和应用必将成为未来能源利用技术中的主要组成部分。 二、地源热泵节能系统的组成 1、地源热泵系统的构成 地源热泵系统主要分三部分:室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖、采冷空调末端系统。其中地源热泵机主要有两种形式:水一水式、水一土壤或水一空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递,地源热泵与地能之间换热介质为水,与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。其中地源热泵机组是其核心设备。 2、热泵的组成 热泵与制冷的原理和系统设备组成及功能是一样的,对蒸气压缩式热泵(制冷)系统主要由压缩机、蒸
3、发器、冷凝器和节流阀组成。 压缩机:起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用,是热泵(制冷)系统的心脏; 蒸发器:是输出冷量的设备,它的作用是使经节流阀流人的制冷剂液体蒸发,以吸收被冷却物体的热量,达到制冷的目的; 冷凝器:是输出热量的设备,从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走,达到制热的目的; 膨胀阀或节流阀:对循环工质起到节流降压作用,并调节进人蒸发器的循环工质流量。 3、热泵的工作原理 热泵的主要工作过程是:压缩机吸人蒸发器内产生的低温低压制冷剂蒸气,保持蒸发器内的低压状态,创造了
4、蒸发器内制冷剂液体不断地在低温下吸收载冷剂热量而沸腾的条件;吸人的蒸气经过压缩,其温度、压力升高,创造了制冷剂被液化的条件;高温高压蒸气排人冷凝器后,在压力保持不变的情况下,被冷却介质(水)冷却,放出热量,温度降低,并进一步凝结成液体,从冷凝器排出;高压制冷剂液体经过节流阀时,因受阻而使压力下降,导致部分制冷剂液体气化,吸收气化潜热,使其本身的温度也相应降低,成为低温低压下的湿蒸气,进人蒸发器;在蒸发器中,制冷剂液体在压力不变的情况下,吸收载剂(水)的热量(即制取冷量)而气化,形成的低压低温蒸气又被压缩机吸走,如此周而复始的往复循环。 4、热泵
5、的节能和能效 热泵的节能主要是体现在它可以将较低的能量转换成较高的能量，在地源热泵技术的应用中主要表现在消耗较少的电能，再利用热泵转换出较多的热能，以供用户取暖。据相关研究显示，当热泵消耗1单位的电能时，就可以产生3-5单位的热能，这不仅能使能源利用率得到很大提升，也具有更高的经济性。 三、地源热泵节能特点 地表浅层土壤热资源的温度一年四季相对稳定，冬季的地表浅层土壤比环境空气温度高，夏季的地表浅层土壤比环境空气温度低，是很好的热泵冷热源。地表土壤的温度特性使地源热泵的运行效率比传统空调系统高并且相对节能。地源热泵是利用浅层土壤地热资源作为
6、冷热源进行能量转换的供暖空调系统。这种储存于地表浅层的可再生能源，使地能成为一种可再生能源。地热源热泵系统可供暖、供冷，可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于宾馆和学校生产、生活用热水，能产生显著的效益。 四、三种地源热泵系统 地源热泵系统根据所利用的地热资源分为地下水源热泵系统、地表水热泵系统和土壤源热泵系统三类。 1、地下水热泵系统 (l)地下水热泵系统工作原理 地下水热泵系统,也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出,通过二次换热或直接送至水源热泵机组,经 提取热量或释放热量后,再由回灌井群
7、灌回地下。 (2)地下水热泵系统的优点 ①节约能量,环保无污染。在整个采暖和制冷过程中,只向水源中吸热或者排热,并不消耗水量也不污染水。 ②节省面积。不使用冷水塔,不消耗冷却水,节省占地面积 ③经济价值高。 (3)地下水热泵系统的缺点 大量利用水资源,适宜于地下水资源丰富的地区,否则若处理不当易造成地面下沉。 2、地表水热泵系统的工作原理 (l)地表水热泵系统的工作原理 地表水热泵系统。通过直接抽取或者间接换热的方式,利用包括江水、河水、湖水、水库水、海水以及再生水作为热泵的冷热源。 (2)地表水热泵系统的优点 在10米或更
8、深的湖中,可提供10℃的直接制冷,比地下埋管系统投资要小,水泵能耗较低,高可靠性,低维修要求、低运行费用,在温暖地区,湖水可做热源。
