刍议暖通空调新技术地源热泵.pdf

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1、地源热泵专栏GROUNDSOURCEHEATPUMPCOLUMN刍议暖通空调新技术地源热泵刘丽娜（北京炎黄联合国际工程设计有限公司，北京100083）摘要：本文简单介绍了地源热泵的用途和技术背景及在我国的应用现状，阐述了地源热泵的工作原理与优点，分析了地源热泵推广应用过程中存在的问题，并提出了自己的观点，指出地源热泵在我国具有的广阔前景。关键词：地源热泵；原理；优点引言2地源热泵原理目前，由于能源消耗的急剧增加，热泵作为一种通过地源热泵，就是把传统空调的冷凝器或蒸发器直接埋消耗少量高品位能源，把热量由低温级上升到高温级

2、的特入地下，使其与大地进行热交换，或是通过中间介质（通殊装置而受到了人们的青睐。地源热泵（Groundsourceheat常是水）作为热载体，使中间介质在封闭环路中通过大地pump）也称为地热热泵（Geothermalheatpump），它是以地循环流动，从而实现与大地进行热交换的目的。也就是说，源能土壤、地下水、地表水、低温地热水和尾水作为热泵地源热泵是以大地为热源对建筑物进行空气调节的设备。夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源的系统，同冬天通过热泵将大地中低位热能提高品位对建筑供暖，同时也是实现采暖、制冷和生活

3、用水的一种系统。它用来替时储存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑内的热量转代传统的用制冷机和锅炉进行空调、采暖和供热的模式，移到地下，对建筑进行降温，同时储存热量，以备冬用。是改善城市大气环境和节约能源的一种有效途径，也是国夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相等，冷暖负荷基本相内地源能利用的一个新发展方向。地源热泵系统根据不同同，用同一系统可以充分发挥地下储能的作用。热泵装置的构成形式有不同的名称：地耦合式热泵、土壤热源热泵、工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所水源热泵、地热热泵、闭环热泵、太阳能热泵、地源热

4、泵等。不同的只是工作温度范围不同（工作原理见图1，系统图见图2）。图1中，Ta是环境温度；To是低温物体的温度；1地源热泵背景现状Th是高温物体的温度。a表示热泵装置，它从环境中吸取地源热泵技术最先开始于1912年，瑞士Zoelly提出热量传递给高温物体，实现供热目的；b表示制冷机，它了“地热源热泵”的概念。1946年美国开始对地源热泵从低温物体吸取热量传递给环境，实现制冷目的；c表示进行系统研究，在俄勒冈州建成第一个地源热泵系统，运供冷供热联合循环机，它从低温物体吸热实现制冷，同时行很成功，由此掀起了地源热泵系统在美

5、国的商用高潮。又把热量传递给被加热的物体，实现供热的目的。我国自20世纪50年代起天津大学等单位开始了热泵图1地源热泵工作原理图研究工作，但其发展缓慢。直到80年代初，为了利用低品位能源和回收大量工业余热，热泵在各个领域的研究逐步形成热潮，热泵技术得到较快的发展，并有了初步的成效。1983年，在北京召开了中国制冷学会低位热泵与热泵技术会议，发表了我国在这方面的研究成果，并指出必须进一步探讨通过热泵提高能源利用率。1990年，天津大学热能研究所研制了变电站中利用调相机冷却水为低位热源的热泵供热和空调系统，供热性能系数达3

6、.02，同时我国积极开展对新型热泵的研究与试制。图2地源热泵系统图2013年第3期建筑建材装饰137地源热泵专栏GROUNDSOURCEHEATPUMPCOLUMN热泵系统与地热能换热器匹配等方面。与前一阶段单纯采用“线源”传热模型不同，最新的研究更多地开始关注相互耦合的传热、传质模型，以更好地模拟地热能换热器的真实换热情况，同时开始研究采用热物性更好的回填材料，以强化土壤埋管在土壤中的导热过程，从而降低系统用于安装土壤埋管的初投资。为进一步优化系统，国外有关地热能换热器与热泵装置的最佳匹配参数的研究也在开展。根据热力

7、学第二定律，当以高位能作补偿条件时，热（4）热泵技术与其他技术的配合问题。地源热泵技术量可以从低温物体转移到高温物体，因而热泵循环中，为是暖通空调技术与钻井技术相结合的综合技术，两者缺一了向被加热的物体供热Q，要消耗功W。按热泵驱动的形不可，这要求工程组织者和工程技术人员能够合理协调，式，可把常见的热泵分为四种：（1）机械压缩式热泵；（2）做好充分的技术经济分析。吸收式热泵；（3）蒸汽喷射式热泵；（4）热电热泵。5自己的观点3地源热泵优点地源热泵技术虽然具有很大的潜力，但是不会小规模地源热泵存在以下优点：（1）不向建筑

8、外大气环境排应用，只能在很大程度上进行大规模的使用。至于初期投放废冷或废热，有利于环保；（2）室外换热器埋在地下，资、运行稳定性以及由于地源热泵而造成的影响应该深入不存在冬季除霜问题；（3）不影响建筑外立面的美观；（4）研究，从而实现其可行性。由于地源热泵的冷热源不同，全年土壤温度波动小且数值相对稳定。夏季土壤中的温度不同区域的设