地源热泵规划在节能减排中的作用课件

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1、地源热泵规划在节能减排中的作用Contents地源热泵技术1地源热泵经济性分析2地源热泵在工程规划中的利用3地源热泵的工作原理地源热泵是逆卡诺原理的应用，从外部供给热泵较小的耗功W，从低温环境中吸收大量的低温热能，从而使热泵可以输出温度更高的热能，并送到高温环境中。地源热泵是利用水源热泵的一种形式，它是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。根据热力学

2、第二定律，热可以自发地由高温物体传向低温物体，而由低温物体传向高温物体则必须做功。热泵系统实现了把能量由低温物体向高温物体的传递，它是以花费一部分高质能(电能)为代价，从自然环境中获取能量，并连同所花费的高质能一起向用户供热。热泵的供热量大于所消耗的功量，是综合利用能源的一种很有价值的措施。地源热泵的分类（1）水源型热泵：是利用地下水或江河湖泊深层地表水作为换热源的热泵，通过地质勘探，寻找水温较低、储水量大的含水层，抽取地下水作为冷媒。（2）土壤型热泵：是在土壤里钻孔后将换热管插入底层利用地热，初期多使用浅表土壤埋管

3、方法。埋管式土壤型热泵由于占地面积大使用受到限制，钻孔式热泵钻孔费用虽然较高，但只要采暖面积很大，便会使钻孔每米单价下降较多。并且土壤型热泵几乎对环境不构成有害影响，运行稳定，成为目前被世界所推崇的先进技术。（3）土壤与水源混合型：是在大型公共设施或小区空调系统中，根据当地地质和水源状况，使水源与土壤换热井并用，充分利用邻近的工业废水或污水、天然水体作为辅助热源，实现空调与热水的集中供应，有条件的地方还可将太阳能集热系统并入空调设施，统筹安排，实现能源节约和使用效益的最大化。地源热泵的优缺点与其它形式相比，地源热泵具

4、有以下优点：高效节能；运行稳定可靠；对环境无负面影响；属于可再生能源利用；一机三用，应用范围广泛；不占用地面面积。相比之下，空气源热泵夏季对环境放热，冬季从环境中吸收热量，加剧了建筑周围环境的恶化。地源热泵利用太阳能－地热能混合资源，是可再生能源的技术。而且地源热泵不但可以供暖，制冷，供应生活用水，更主要的是可以节省能源，减少污染物的排放。但通过实际的应用，地源热泵也存在一定的缺点：其受大地温度和土壤热物性影响较大，土壤的导热系数较小，换热量就小；连续运行时，热泵的冷凝温度和蒸发温度易受影响发生波动，这也是最需解决的

5、问题。土壤的热物性能研究土壤的热物性能研究主要包括土壤的能量平衡，热工性能，土壤中的传热与传湿和环境对土壤热工性能的影响。土壤的导热性能用导热系数表示，单位厚度的土层，温差1℃时，每秒经单位断面通过的热量称为土壤的导热系数λ[W/m℃]..其与土壤的成分，温度t，密度ρ，含水量ω，空隙比e，饱和度Sr等有关。Kersten在1949年首次提出分析方程来描述土壤导热系数与土壤干密度和含水率的关系式：淤泥与粘土（非冻土）：λ＝0.1441×[0.9logω—0.2]×100.16p沙土（非冻土）：λ＝0.1441×[0.

6、7logω＋0.4]×100.16p淤泥与粘土（冻土）：λ＝0.1441×[0.01×100.22p+0.085×100.0088ω]沙土（冻土）：λ＝0.1441×[0.076×10208p+0.085×100.0146ω]此外，冬季埋管地下换热器不断从土壤中吸收热量，导致埋管周围土壤发生冻结现象，一些学者认为埋管周围形成冻土有利于提高埋管传热性能，主要是因为冻土的热容量大，导热性能好。回填材料的研究回填材料以及热交换管材导热系数决定着系统热交换的效率，早期的传热模型都忽略了回填土的影响.1987年V.C.Mei研

7、究了不同回填材料对系统性能的影响，并用有限差分数值计算方法模拟水平埋管正方形截面回填土的地源热泵系统，1990年Couvillion采用有限元法模拟了水平埋管矩形截面回填土的实验系统，模拟结果与实验数据吻合很好。通过实验表明回填材料导热系数随着含砂量的增加而增加，增长速度逐渐趋于平缓。地热换热器的设计1地热换热器的负荷计算要考虑设计负荷，能量负荷与地热换热器负荷。3地热换热器系统的水力计算传热介质不同，其摩擦阻力也不同，水力计算应按选用的传热介质的水力特性进行计算。根据水力计算的结果，合理确定循环水泵的流量和扬程，并

8、确保水泵的工作点在高效区。2地热换热器的连接方式地热换热器各钻孔之间可采用串联方式，也可以采用并联方式。串联系统中只有一个流体通道，而在并联系统中流体在管路中有两个或更多的流道。目前工程上以应用并联系统为主。与传统的空调系统相比较，地源热泵空调系统与传统的空调系统主要区别在于增加了地热换热器，即地下埋管环路。地热换热器的负荷计算设计负荷能量负荷