地源热泵的地热能利用方式与工程运用.doc

地源热泵的地热能利用方式与工程运用[摘要]地源热泵是一种新型的高效、节能、环保的空调系统,是我国调整能源利用结构,发展利用可再生能源策略的重点推广项目之一。本文介绍了地源热泵的工作原理及四种地热能利用方式。根据笔者的设计经验,为地源热泵空调系统的工程设计和推广应用提供了一些设计参数和参考意见。[关键词]地源热泵;空调系统;地热利用[中图分类号];TB65 [文献标识码]B 解决环境污染和能源危机问题是当今全人类的共同课题。在中国能源消耗中,建筑耗能的比例相当高,中国传统的空调系统,北方一般以燃煤锅炉解决冬季取暖问题,南方以自来水或环境空气为冷源的制冷机组解决夏季制冷问题,随着可持续发展和人们环保意识的提高,环保和节能已成为建筑空调发展的首要研究问题。世界和中国能源利用的结构都正在改变,从直接燃煤、燃油取暖过渡到使用天然气及电等清洁能源。但是,天然气和石油、煤都是不可再生能源;电取暖虽然清洁,但能效比不高,从可持续发展的角度看,利用可再生能源及提高能源利用效率是降低建筑能耗的根本途径。地源热泵系统正是满足这些要求的新型的“绿色空调”。中国科技委员会和美国能源部于1995年2月23日签署了中美“能源效率和可再生能源技术发展与利用领域合作议定书”。旨在缓解中国对煤炭和石油的依赖程度,促进中美双方在能源效率和可再生能源技术开发与利用领域的技术合作。1997年11月,中美两国又签署了上述议定书的附件六——“关于地热能源生产与应用的合作协议书”,以促进和加速我国第热能的开发和直接利用。地源热泵空调系统是该合作协议书的重点合作推广项目之一。1地源热泵系统的工作原理地源热泵利用地球表面浅层土壤或水源中的地热能作为热能(或冷源),冬季通过热泵机组将地热能传递转移到需供暖的建筑物内,夏季通过热泵机组将建筑物内的热量散失转移到地球土壤或水源中,从而实现冬季供暖、夏季制冷。他是一种高效、环保、节能的空调设备。地源热泵系统,有室内部分和室外部分组成,室内部分包括热泵机组和风道系统或风机盘管系统,与传统空调系统相似。室外部分是地热能热交换部分,有地表水系统、地下水系统和埋地管系统三种形式。如果空调建筑附近有可利用的海、湖或水池,地表水系统可能是最具有节能优点而又最经济的闭环系统。夏季从热泵冷凝器吸热后的冷却水经密封的管道系统浸入湖或池中,利用温度稳定的池中或湖水散热。冬季利用浸于湖水或池水中的闭路循环水吸取湖水或池水的热量并将热量传递给热泵机组工质,最后传递至室内。地下水系统一般采用开环系统,冷却水经热交换器向地下深井水散热(冬季吸热),地下水从取水井中抽取进入热交换器吸热(冬季散热)后由回水井回灌到地表土层。如果水质良好,亦可省去热交换器,直接将深井水抽至热泵机组换热器进行散热(或吸热)。地下水系统适用于已有水井或地下水源丰富的地区。地下水的温度常年非常稳定,不受外界气温影响,所以热泵机组可以高效运行。对于地表水和地下水源缺乏的地区,埋地管系统也许是最佳的选择。埋地管将闭环循环水埋于地表浅层土壤中,循环水经水管壁面直接与土壤进行热量交换。夏季循环水将制冷机组吸收的热量向土壤散热,冬季从土壤吸热并将热量经热泵机组传递至室内。埋地管系统有水平埋管方式和垂直埋管方式两种。垂直方式需钻孔设备,但可节约用地,适用于可供使用土地面积有限的情形。2地源热泵的特点及优势(1)环