试析地源热泵技术在空调节能改造项目中的应用

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1、试析地源热泵技术在空调节能改造项目中的应用　　　摘要:本文主要阐述了地源热泵技术的工作原理以及国内外的地源热泵的发展历程和地源热泵技术在工程中的使用情况，研究分析了地源热泵在节能环保方面的重要意义。重点针对具体实例，对地源热泵技术在实际应用中的经济可行性和技术优势进行了详细分析。地源热泵不仅节水省地、环保洁净、灵活安全、运行可靠，而且5年左右就能够收回改造成本。　　关键词:地源热泵；空调节能　　中图分类号：TE08文献标识码：A文章编号：　　前言：地源热泵技术是一种在经济性上和技术上都具有较大优势的解决供热问题的主要的替代手段，是一种绿色的用能技术。它与锅炉相比，采用地源

2、热泵系统的空调它的供暖成本不到锅炉成本的一半。文章通过以某宾馆的空调供热的节能改造为例，分析了当前应用于建筑空调供热节能方面的地源热泵技术，并且对它的经济性作出了可行性的分析，并且指出了地源热泵技术在节能方面具有很好的应用前景。　　一、地源热泵技术的工作原理和发展　　地源热泵技术它是一种采用地球表面浅层的地热能资源进行高效、供热、环保、制冷、节能的系统。地源热泵是采用输入少量的高品位的电能，以此来实现低温热能向高温热能的转移.工作原理见图1。　　　　图1地源热泵技术工作原理　　由于循环水在完全封闭的地下管路中流动.故对地下环境无任何污染。传统的空调系统通常需分别设置冷源(

3、制冷机)和热源(锅炉)。燃煤锅炉是最主要的大气污染源，中小型燃煤锅炉在城市中已被逐步淘汰;燃油和天然气的锅炉虽然减轻了对大气的污染但排放的CO:仍造成了环境问题.而且运行费用很高。随着不可再生能源的逐渐开采能源危机及可持续发展战略已成为全球性的重要问题。地源热泵技术采用的是洁净的可再生的地热能.是一项以节能和环保为特征的技术。地表浅层好像一个巨大的太阳能集热器.每年收集47伙，的太阳能是人类每年利用能量的500多倍.并且地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定是热泵很好的供热热源和供冷冷源地源热泵系统就是利用地下浅层土壤能量通过地下埋管管内的循环介质与土壤进行闭式热交换达到

4、供冷供热目的夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下对建筑进行降温冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位对建筑供暖。大地在整个循环中起到了蓄热器的作用.具体　　工作过程.见图2。　　　　　　注:夏季吸收房间中的热量，储存到土壤中，达到制冷效果。冬季将土壤中的热量“提取”出来，利用能量转换对室内供热。　　图2地源热泵系统的夏季和冬季　　2地源热泵在空调节能改造项目中的应用　　某宾馆冬季供热使用燃煤蒸汽锅炉，对环境污染较为严重，加上设备老旧、能耗大故决定放弃使用原有的燃煤蒸汽锅炉而考虑使用节能环保的地源热泵系统。地源热泵系统冬季可供给空调用热水以及生活用热水夏天将地源热泵机组并联

5、在原有的螺杆冷水机组上.增大原有冷水机组机组总制冷量为入住宾馆的客人提供一个更舒适的环境又可根据夏季负荷的变化改变冷水机组的开启数量，有效地达到节能的目的。本次改造主要涉及宾馆主楼、裙楼两幢主要建筑物的空调系统。主楼地下一层地上九层，建筑物总高度总建筑面积28100m2裙楼地下一层、地上五层，总高度总建筑面积18832m2，。空调冷源由设在裙楼地下室的冷冻机房提供。其内共计3台螺杆式冷水机组.总冷量4176kw.屋顶上设3台冷却塔空调热源由裙楼内锅炉房供给.经过汽一水换热器提供55/50oc热水。　　21方案设计　　根据宾馆提供的原空调系统设计资料.主楼、裙楼的计算总冷负

6、荷为3676kw，总热负荷为2601kw。其中冬季热负荷包括空调用热水以及生活热水。使用节能环保的地源热泵系统.冬季供给空调用热水以及生活热水.夏天辅助原有的螺杆冷水机组。考虑在宾馆周围绿地上钻孔埋入土壤换热器。地源热泵系统带热回收系统，不仅可以在夏天得到免费的生活热水，并且增加从土壤中的取热量.有利于土壤的热平衡。因夏季已有3台冷水机组提供足够的冷量，故热泵机组的选型以及埋孔数量根据冬季热负荷来选择。　　热泵机组配置　　根据上述的计算负荷结合本工程的实际情况拟选用带热回收系统的克莱门特地源热泵机组2台(HFCR134a环保冷媒)。具体参数见表l。　　表1热泵机组参数表　

7、　　　土壤换热器设计　　每米井深换热量和换热器承担负荷表2、表3　　　　根据以上计算结果，双U型土壤换热器布井数量见表4。　　表4布井数量　　　　拟定埋管方式为:双U型埋管深度120m，间距4m只4m.设计钻孔数量267个。计算其埋管场地土壤换热器需占地面积约4272m，。　　太阳能应用　　为更好地利用能源，可根据当地条件将其它能源与地源热泵有机地结合起来应用。根据青岛地区的太阳能辐射情况，见图2，属于全国太阳能资源分布的第四类地区有一定能源利用价值。　　　　可以利用太阳能集热板作为辅助能源白天依靠地源热泵供暖夜间利用太阳能集