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1、50FLUIDMACHINERYVol.31,No.2,2003文章编号:1005—0329(2003)02—0050—03地源热泵的特点及其在长江流域应用前景张佩芳 袁寿其(江苏大学,江苏镇江212013)摘 要:介绍了地源热泵的工作原理、性能评价指标和基本类型;比较了热泵与普通空调系统的特点,得出热泵在技术上和经济上具有明显优势的结论。在此基础上重点探讨了地源热泵在长江流域及其周围地区应用的广阔前景,同时展望了在地源热泵技术发展中可能会遇到的问题并提出了相应的建议。关键词:地源热泵;长江流域;应用中图分类号:TK523文献标识码:ACharacteristicso
2、fGround2sourceHeatPumpandItsApplicationsinYangtzeRiverBasinZhangPeifangYuanShouqiAbstract:Thedevelopmentofground2sourceheatpump(GSHP)athomeandabroadisbrieflyintroduced.Theworkingprinciple,performanceevaluationsystemandfundamentaltypesarediscussedhere.WiththecomparisonbetweentheGSHPandco
3、mmonair2condi2tioner,theapparentadvantagesintechnologyandeconomicsfortheGSHParepresented.TheapplicationprospectoftheGSHPintheYangtzeriverbasinanditssurroundingarediscussedthoroughly.Thekeytechnologyproblemsandtheircountermeasuresarealsoputforward.Keywords:ground2sourceheatpump;yangtzeri
4、verbasin;application1 热泵的工作原理、性能评价指标和基本类型 由于全年地温波动小,冬暖夏凉,因此地热可分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷地源热泵技术是一种利用浅层地热资源的既源,即冬季从土壤中采集热量,提高温度后供给室[1]可供热又可制冷的高效节能空调技术。热泵的内采暖,夏季从土壤中采集冷量,把室内多余热量理论基础源于卡诺循环。它的基本工作原理可用取出释放到地能中去。图1表示:热泵消耗较少量的高质能W,通过循对于有热能消耗的生产系统,一般可分为两环从低温环境(温度为T0)中吸取大量的低温热种基本类型,一种是用热温度较高的系统,另一种Q0
5、,输出热量为Q2=W+Q0(用热温度为T2),从是消耗温度较低的热能的系统,地源热泵应用的而回收利用了低温热Q0。是后者。它的节能效益可以从图2中看出。这是一个压缩式热泵系统,由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀4大主要设备构成,内部充有适量的工质。液态工质首先在蒸发器内低压吸收低温热源的热量而蒸发形成蒸气,汽化潜热即为所回收的热量,蒸气经过压缩机压缩到规定压力后进入冷凝器内冷凝,把热量放给所需要加热的介质,冷凝液经节流阀降压膨胀后重新回到蒸发器内吸收蒸发而完成一个循环。如此循环往复,不断吸收低温源的热而输出所需要的高温热。热泵的性能评价指标主要有出力温度、供热图1 热泵
6、基本原理示意系数和一次能源利用率。出力温度指输出热能的收稿日期:2002—05—23©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.2003年第31卷第2期 流 体 机 械 51温度,值由热泵类型和用热要求来确定。供热系失,实际供热系数为:数表示输出热能与供给高质能的比值,常用来衡COP=COPmax×η(3)量热泵的经济性。最大供热系数为:式中η———实际工作有效系数,通常014～018由于各种热泵的驱动装置所耗的能源种类不同,对于不同的能源
7、驱动装置,比较其COP值是没有意义的。所以常把COP转化成一次能源利用率PER,其定义为:PER=QH/QL(4)式中QL———消耗的初级能源能量QH———供热量PER与COP的关系式为:PER=COP×η(5)[2] 地源热泵主要有以下几种方式:(1)地下水热泵:为开放系统,该系统占地面积小,非常经济。它要求保证机组正常运行的稳定水源(水温7～21℃),需要打井,为保持地下水位,要回灌。图2 热泵原理图(2)河湖水源热泵:为开式或闭式系统。该系QHQL+WCOPmax=W=W>1(1)统投资小,水系统能耗低,可靠性高且运行费用式中QH———输出热
