地源热泵空调系统的实例应用与经济性-分析

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1、东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：——日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密

2、论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名磷导师签名：挫眺掣，艺：主?第一章绪论1．1课题研究目的及意义随着人民生活水平的提高和国民经济的高速增长，人们对居住环境舒适度和能耗要求越来越高，而如今资源的过度耗费，自然环境的严重污染，使生态平衡也遭到了摧残性破坏。严酷的现实迫使人类不得不进行反思。世界各国都明确了节能、环保是人类可持续发展的两大主题。建筑节能和环保是贯彻可持续发展战略的重要组成部分，因此必须将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业

3、化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域，地源热泵技术就是利用可再生能源的一个典型例子。我国当前的几种常用的空调冷热源用能主要还是以电力和化石能源(煤、油、气)为主，能源结构不合理，能源利用率低，环境污染严重【l】。从可持续发展的角度来看，在选择空调冷热源时，应从高效节能、环境保护等方面加以考虑。目前，在地下土壤中广泛存在着可为我们所利用的大量能源资源，它不受地域、资源等限制。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源如能合理的加以利用，则必将为缓解我国所面临的能源问题和环境问题做出很大贡献。由于地源热泵不需要考虑冬季结霜和除霜问题，同时由于土壤具有蓄热特性，地表以下一定深

4、度处的土壤相对于地表温度较高，因而热泵装置的制热性能系数会更高，具有显著的节能特性。从地源热泵的实际应用情况来看，只要设计合理，它完全可以取代传统空调系统中的锅炉等对周围环境造成污染的装置，具有显著的环保优势。近几年，我国已经开始对地源热泵系统进行一系列的研究，一些城市已建成了地源热泵示范工程。由于现在对地源热泵系统的应用研究、分析还不完善，尤其是对实际工程设计、安装、运行的研究及其工程实例的经济分析较少，这在很大程度上制约了地源热泵的推广应用。鉴于以上隋况，本课题对地源热泵系统进行研究和设计，并与其他冷热源进行技术经济性比较，让投资者对地源热泵系统的设计与经济性有更进一步

5、地了解，使地源热泵这一有生命力的新技术能尽快地在我国得到应用和推广【2】。西安都市之门项目如采用地源热泵作为冷热源，虽然比起其他的传统空调系统初投资较高，但是由于其使用可再生的地热能，节能环保，后期运行和维护费用低，符合能源的可持续发展理论。作为一个政府投资项目，政府部门对节能和可再生能源的推广作为一项重点工作，也出台了地源热泵补助政策，该项目作为高新管委会的办公用房，如东南大学工程硕士学位论文果率先采用地源热泵技术，对可再生能源在西安地区的推广具有重要意义。1．2国内外地源热泵的发展及存在问题1．2．1国内外地源热泵的发展热泵技术的概念是英国人首先提出来的，1852年汤姆

6、森发表的一篇论文描述了一种连接压缩机和膨胀机的装置，可用来向建筑采暖或供冷。由于制冷装置多年来的不断发展，热泵最早的应用出现在20世纪20年代，开姆勒和奥格勒斯拜的热泵专著列举了1940年以前在美国安装的15台商业用热泵，大部分是以地下水作为热源的。利用地埋管换热器的地源热泵的历史最早可以追溯到1912年瑞士佐伊利(H．Zoelly)的一个专利中，但该技术的真正应用却是在1950年左右，美国和英国分别研究了利用地下盘管作为热源的家庭用热泵。美国从1946年开始对该类型的地源热泵进行了12个主要项目的研究。1946年，美国第一台地源热泵系统在俄勒冈州的波兰特市中心区安装成功。

7、地源热泵在美国应用最多的还是学校和办公楼。据美国地源热泵协会(GHPC)统计，目前美国有600多所学校使用地源热泵。在美国，地源热泵增长主要集中在中西部和东部地区。据美国地热中心的估计，仅1997年一年就安装了45000套折合12kW制热量的地源热泵机组，其中46％的系统采用垂直闭式回路，38％采用水平闭式回路，还有15％采用开式回路。预计未来每年的增长率约为10％。到2010年，将增加110万套机组，其总数将达到约150万套。在COP=3．0的供热工况下，以40万套机组年满负荷运行小时数为1000h来计算，约能从