暖通空調新技術論文

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　　暖通空調新技術論文篇一

　　暖通空調新技術

　　摘要：本文對地源熱泵系統進行了簡要的介紹，在綜合國內外系統應用現狀的基礎上，對這一技術在國內應用實施的現狀和問題進行了分析;盡管地源熱泵系統仍存在一定缺陷，但其在節能和環保方面有著明顯的優勢及國外發展的明顯優勢，可以斷言地源熱泵系統在我國將有廣泛的應用前景。

　　關鍵詞：地源熱泵 節能環保 應用

　　Abstract：This article briefly introduced the ground-source heat pump system. Also this article analyzed the current statues and problems of this technology based on its application at home and abroad. Although this system has some defects, its advantages in energy conservation and environmental protection are more obvious. It can be asserted that the ground-source heat pump system will have a thorough and promising future.

　　Key words: ground-source heat pump; energy conservation and environmental protection; application

　　中圖分類號：TE08 文獻標識碼：A文章編號：

　　引言

　　地源熱泵(GSHP)是以大地為熱源對建筑物進行空氣調節的節能新技術[1]。應用地源熱泵系統可夏季供冷、冬季供暖。由于地源熱泵可顯著降低運行費用[2]，已受到越來越廣泛的關注，被認為是最有前途的空調系統之一。

　　地源熱泵工作原理

　　地源熱泵[7]利用地下淺層地熱資源(也稱地能，包括地下水，土壤或地表水等)，通過輸入少量的高品位能源(如電能)，即可實現熱量從低溫熱源向高溫熱源的傳遞，地能分別在冬季和夏季作為低溫熱源和高溫熱源。在冬季，把地能中的能量“取”出來，提高溫度后，供給室內的熱用戶;在夏季，把室內的熱量“取”出來，釋放到地層當中去。

　　地源熱泵系統的分類及特點

　　3.1 土壤源(GCHP)熱泵(又稱：大地耦合式熱泵 GCHP： Ground-Coupled Heat Pump)

　　3.1.1土壤源特性

　　土壤的溫度分布與土壤中的熱量得失密切相關。 土壤中可獲得的熱量來源有：太陽輻射、地球內部產生的熱、土壤中生物過程釋放的熱、化學過程產生的熱。其中太陽輻射是表層土壤熱能的主要來源。土壤獲得太陽輻射能后，又以多種方式向外輸出，其中對流、地表輻射、地面蒸發、生物蒸騰作用消耗的熱能以及向地層深處傳導的熱量。3.1.2 土壤源熱泵的系統[9]形式及分類

　　土壤源熱泵根據其蒸發器端與大地換熱的形式不同，可分為通過熱泵工質―水換熱器的間接式系統(圖2-1)，和采用熱泵工質在埋于地下的盤管中直接膨脹的直接式系統。

　　圖 2-1 間接式GCHP 系統

　　在間接式系統中，載冷劑或鹽水溶液被用來在熱源和蒸發器間傳遞熱量，它與直接蒸發系統相比可以減少制冷劑的充灌量，這在當前是令人感興趣的，在將來也會變得更為重要;它還增加了熱泵系統的靈活性;同時它使現場工程量減至最低并減免了制冷管路的安裝。其缺點在于引入帶有熱交換器的額外流體環路，增加了初投資[3]，帶來額外的溫降。為了把這些不利之處降至最低，重要的是針對運行工況盡可能地優化設計鹽水回路，此外用作載冷劑的流體性質也十分重要。直接蒸發系統中將蒸發器盤管直接埋入地下，可以有效地減少投資額，尤其適用于小型家居熱泵系統。

　　3.2 水源熱泵(WSHP：Water Source Heat Pump)

　　水源熱泵就是利用地球表面淺層水如地下水、地熱水、地表水、海水及湖泊中吸收的太陽能和地熱能而形成的低位熱能資源，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現低位熱能向高位熱能轉劃的裝置。

　　4.地源熱泵系統發展存在問題分析

　　我國對地源熱泵的研究起步較國外晚, 很多研究工作是借鑒國外的技術和成果的基礎上進行的, 但由于地源熱泵系統的運行性能受地域性影響較大, 所以在研究和開發地源熱泵應注意以下幾方面的問題:

　　①土壤的熱物性對熱泵運行效率起關鍵性的作用, 因此必須了解各種土壤狀況下對不同埋地換熱器的換熱機理。

　　②加強土壤源熱泵系統自動控制技術的研究, 以及其在建筑物中的合理布置。

　　③探討土壤源熱泵系統與其他熱源系統和輔助設備聯合的情況, 如土壤源熱泵系統和冷卻塔的聯合使用、土壤源熱泵系統和太陽能的聯合使用或其他輔助設備的聯合使用, 來提高系統的運行效率。

　　解決措施:

　　①研究和收集各地區的土壤熱物性的相關資料,作為地源熱泵設計的參考資料。

　　②開發與熱泵空調系統相配套的系列管材、管路配件及熔接設備和技術來降低初投資; 研究專門的鉆井、下管、封井設備和技術, 并用規范化來縮短施工周期, 從而降低施工費用。

　　③選擇適當的管間距、系統間隔運行、管群之間交叉運行或增設輔助設備等措施均可緩解地溫的變化程度, 保證埋地換熱器與周圍的土壤有足夠的傳熱溫差, 從而不影響土壤與系統的換熱過程。

　　④對已竣工的地源熱泵系統[6]進行歸納、總結, 有利于形成一套成熟、可靠的地源熱泵設計方法。

　　⑤需要政府的政策引導、對設計和施工人員的培訓以及提高公眾對地源熱泵技術的了解程度。

　　5.結束語

　　節能、環保、可持續發展已經成為世界發展的三大主題。在供熱空調領域中, 地源熱泵技術有效地提高一次能源利用率[7], 減少溫室效應氣體CO2和其它燃燒產生的污染物的排放, 是一種可持續發展的“ 綠色技術”, 符合世界發展的需要。地源熱泵在我國的研究與應用還處于起步階段, 熱泵工質的研制和開發還需要進一步深入進行, 各地區的地下熱源狀況、土壤熱物性資料還需要進一步搜集和整理, 地源熱泵的系統性能優化[10]和經濟性分析也尚待深化。但地源熱泵空調技術以其節能、環保和可持續發展的突出優點, 已成為空調供暖工程優先選擇的方案之一。

　　參考文獻：

　　[1]張群力，王晉.地源和地下水源熱泵的研發現狀及應用過程中的問題分析[J].流體機械，2003，(5).

　　[2]姜寶成，王永鏢，李炳熙.地源熱泵的技術經濟評價[J].哈爾濱工業大學學報，2003，(2).

　　[3]李新國，趙軍，朱強.地源熱泵供暖空調的經濟性[J].太陽能學報，2001，(4).

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