地源热泵技术及其应用--林玉哲.pdf

林玉哲（102002） 能源和环境问题日 益严峻，节能减排 逐渐成为社会生活 主流 人们对于热舒适的 要求不断提高，空 调使用量不断增加， 建筑能耗增加 } 我国既有的近400亿平方米建筑，仅有1%为节能建 筑，其余无论从建筑围护结构还是采暖空调系统来 衡量，均属于高耗能建筑。 } 建筑耗能总量在我国能源消费总量中的份额已超过 27%，逐渐接近三成。 } 采暖 空调能耗约占建筑能耗的60%~70%。 } 1824年法国科学家卡诺(Sadi karnot)发表卡诺循 环理论,成为热泵技术的起源。 } 地源热泵的概念，最早于1912年由瑞士的专家提 出，而该技术的提出始于英 美两国。 } 1946年美国在俄勒冈州的波兰特市中心区建成第 一个地源热泵系统。没有得到人们重视。 } 20世纪50年代，欧洲开始了研究地源热泵的第一 次高潮，但由于当时的能源价格低，这种系统并不 经济，因而未得到推广。 } 20世纪70年代初世界上出现了第一次能源危机，该技 术开始受到重视。 } 20世纪80年代以后，地源热泵飞速发展。据1999年统 计，在家庭应用的供暖设 中，地源热泵所占的比例： 瑞士96 奥地利38 丹麦27 。美国为世界上地 源热泵生产和实用的第一大国。 } 相比之下，虽然我国对地源热泵技术研究起步并不算晚 （20世纪50年代天津大学热能研究所吕灿仁教授率先 在国内开始对地源热泵进行研究），但我国地源热泵的 应用和发展相对缓慢。近年国家已经制定相关标准，推 广使用地源热泵系统。 } 地源热泵系统的节能原理 } 地源热泵系统的组成 } 地源热泵系统的优势 } 地源热泵系统的应用现状与发展前景 热泵在工作时，它本身需要消耗 一部分电能（高品位能量），把 环境介质中贮存的热量（低品位 能量）挖掘出来，输送到需要的 供暖或制冷的地方。地源热泵供 热效率用性能系数COP表示。 } } COP= } 一般地源热泵系统COP 3.0，即 消耗1kWh的电能，可以得到 3kWh以上的供热用热能。而空 气源热泵的COP值在2.0左右，电 阻式采暖的COP值小于1.0。 } 在目前人类掌握的技术中，热泵技术是唯一一种实 用的 “能级提升”技术。 } 热泵的温度升程越大，耗电量 越大。由于利用的 浅层地热能，在冬季时，温度总是高于大气温度， 夏季又低于大气温度，而且地源热泵所服务的对象， 一般属于低温热能供应，因此，地源热泵运行的总 体温度升程相对较低，保证其花费少量的高品位能 量满足供热制冷的需要，是非常有效的节约常规能 源的技术。 热（冷）源系统 热泵机组 热（冷）分配系统（包括需要 的热水供应系统） } 一个地源热泵系统设计的成功与否，与冷 （热）源 的选择有很大关系，冷 （热）源的选择直接影响空 调系统的使用效果 运行经济性等问题。地源热泵 冷热源的选择主要以浅层地热能为主，包括地下土 壤 地表水和地下水。 } 为实现土壤热源长期有效的利用，应使地源热泵每 年从地下取热和排热总量基本达到平衡。 } 否则。。。 } （1）对于冷负荷大于热负荷的应用条件，可采用 “混合式系统”方案，如 “地下埋管+冷却塔”， 地下埋管规模由冬季热负荷决定。 （2）对于热负 荷大于冷负荷的 应用条件，采用 “地下埋管+辅 助热源”的方式， 辅助热源可以选 择太阳能 锅炉 电加热或余热利 用等。（见右图） } 制冷剂：蒸气压缩制冷循环所用的工质叫做制冷剂，如 氨 氟利昂等，用于热泵循环时多称为热泵