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试论环保节能地源热泵技术应用研究

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论坛元老

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发表于 2018-4-28 10:06:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
导读
随着我国经济快速发展,能源消耗量迅猛增加,但一直以来没有引起人们的重视,直到近几年,能源的短缺极具加重,大量的煤炭消耗引起地球环境危机。人们才更注重对新能源、新技术的开发利用。本文主要对环保节能地源热泵技术应用进行了分析探讨。
关键词:地源热泵;技术原理;分类;经济效益




经济的快速发展、人口的急剧增长,加上生态的破坏、环境污染、资源的乱开发,使本已不堪重负的自然生态环境面临着前所未有的问题。能源、资源、环境的问题,已成为阻碍世界各国经济发展的瓶颈。只有把可再生能源放在能源发展首要位置,使原有的能源结构体系向可持续发展的能源时代转变,才能缓解当前能源与环境的巨大压力。地源热泵技术的开发和应用,就是实现这一目标的有效措施之一,同时实现了节能与环保的统一。


一、地源热泵系统的组成
通常,一套地源热泵系统一套系统可以代替目前的空调和锅炉两种设备。主要是用来满足用户全年的生活热水、冬季供暖和夏季制冷的生活需求。地源热泵系统主要由热泵系统、控制系统、室外管网系统、和室内末端系统所组成。对于土壤源热泵而言,水-水和土-气是各个系统之间的只要换热介质。早在二十世纪六七十年代水-水型地源热泵技术在欧洲地区就已经得到了广泛应用,这种技术主要是利用浅层地下水中的热量作为低位热源,现在主要用于地板辐射供暖。土壤源热泵于二十世纪八十年代开始广泛的使用,这种方法的出现主要是由于某些地下水比较缺乏的地区研发出的一种利用土壤中热量的方法。其室内系统一般采用风机系统进行冷风和热风的供应[1]。


二、地源热泵在建筑节能中的优势特点
1、运行稳定可靠
土壤温度一年四季相对稳定,其波动范围远远小于空气的变化,是热泵机组很好的冷热源,这种令土壤温度更加恒定的特性,使得热机组运行更可靠、稳定,不存在空气源热泵冬季除霜困难的问题,克服了常规的空调,由于外界温度变化造成更大的功率,制冷和制热效果差的缺点。


2、经济节能,运行效益高
浅层地热温度一年四季相对稳定,一般为10~25℃,在冬季比环境空气温度高,在夏季比环境空气温度低,热泵是一个很好的热源和冷空调,这使得地面源热泵温度特性制冷,供热系数可达3.5~5.5。与传统的空气源热泵相比,其运行费用为普通中央空调的40%~60%,对地源热泵技术来运行经济的能源效率高出40%以上。


3、一机多用,节约成本
热泵系统可供暖和制冷,还可供应生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的基础锅炉压缩空气调的两套设备,特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物,地源热泵有着明显的优点,而不是仅节部完成质量函数源,不仅节省了大量能源,而且用一套设备可以满足供热和供冷的要求,减少了设备的初投资。


4、利用可再生能源
热泵利用地球表面浅层地热能不受地域、气候条件的限制,是一种无限的可再生能源。并且地源热泵运行没有任何污染,可以建造在居民区内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量,环境效益明显。


5、系统维护少,寿命长
地源热泵机组由于工况稳定,所以可以设计简单的系统,部件较少,机组运行简单可靠,维护费用低;另外,地源热泵系统不是埋在地下就是放置在室内,使用寿命长,一般地源热泵地上机组正常使用寿命不低于25a,地下埋管可达50a,远远高于普通空调机组。


二、地源热泵系统的应用
1、地源热泵系统的适用条件
地源热泵系统通常需要具有处于地下30m到300m深度、而且温度不低也不高的恒温带成为其热泵系统的“源”以及“汇”的地下工作环境,以及一年四季空调热泵本身需夏季排热以及冬季取热的优势特点。为保证热泵的高效性、稳定性、以及可持续性地工作,建设地源热泵系统需要遵循下面适用条:


(1)一年四季需要室外空气平均气温达到温度10至20摄氏度,(或者地下恒温带温处于10一20℃)的地域;


(2)打井的地质条件要具有经济可能性的地域,并具有一定量的浅层地下水资源条件的的地域;


(3)一年四季向地下总排热量同总取热量保持相等或着维持接近状态的供热供冷工程,否则需要一定量的工程的补救辅助手段和措施;


(4)夏季供冷温度可达到不低于五摄氏度,冬季供热温度可达到不高于六十摄氏度的工程。


2、地源热泵-太阳能复合系统
2.1原理
地源热泵-太阳能复合系统是以浅层地热能以及太阳能为能量来源,将地源热泵系统和太阳能集热系统进行优化组合,用来对建筑物冬季供暖、夏季供冷及制取生活热水的系统。地源热泵-太阳能复合系统是由地源热泵机组、太阳能集热系统、地热能交换系统、建筑物内系统组成的。


太阳能-地源热泵复合系统原理图,此系统的运行模式是由地下埋管换热系统与太阳能集热系统联合运行。利用这套系统可以实现建筑物夏季供冷、冬季供暖、全年生活热水的供应以及地下蓄能等功能,可保证地埋管区域土壤吸放热量的动态平衡,从而使得地下温度场保持稳定的变化,机组运行工况稳定,同时可以提高地下换热器换热效率与热泵运行能效。


2.2不同季节系统流程
2.2.1夏季供冷时的流程
复合空调系统夏季供冷时,是由地源侧循环系统、负荷侧循环系统、太阳能集热循环系统组成,地源热泵系统和太阳能集热系统都各自独立运行,负荷侧循环系统正常开启。地源热泵系统作为建筑物的供冷冷源,太阳能集热系统作为建筑物的生活热水热源[2]。


2.2.2秋季蓄热时的流程
复合空调系统秋季运行时,地源侧循环系统的地源热泵机组停止运行,负荷侧循环系统也停止运行,太阳能集热循环系统正常运行,地源侧循环泵开启。太阳能集热系统除了满足生活热水外,其余采集的热量都通过地埋管蓄存到地下,以备冬季供暖时使用[3]。


2.2.3冬季供热时的流程
复合空调系统冬季运行时,依然是由地源侧循环系统、负荷侧循环系统、太阳能集热循环系统组成,地源热泵系统和太阳能集热系统联合运行,负荷侧循环系统正常开启,地埋管换热器和太阳能集热器同时作为供暖的热源。热泵机组蒸发器所提取的热量,一部分来自太阳能集热器,一部分来自地下换热器[3]。


三、加强地源热泵技术推广的措施
为了能够进一步促进地源热泵技术的应用与推广,减少能源资源的消耗量,建立节能环保型社会,就需要我们从实际出发,不断改进地源热泵技术方法,提高地源热泵技术的经济效益,兼顾地下热平衡的问题,使地源热泵技术更加合理化。在设计地源热泵技术的应用方案上,我们应当注意保证整个区域的地下热源平衡,以确保地源热泵系统的长期稳定使用。除了技术方面以外,还需要在非技术方面为地源热泵技术的应用创造更多有利条件。如政府多出台一些优惠政策来支持地源热泵技术的应用与推广,加大对地源热泵专业技术的人员培训,不断提高地源热泵技术水平。在我国,地源热泵技术是一种具有很大应用前景与应用市场的新能源技术,因此我们应当不断创新地源热泵技术方法,提高其能源利用率和系统的经济效益,尽可能的降低地源热泵系统的安装维护成本[4]。


结束语
地源热泵技术是一种清洁而高效节能的安全技术,具有广阔的发展前景,但是目前需要在技术上不断地完善,提高地源热泵技术的适用性,使其能够满足更多区域的地质条件。因此加强地源热泵技术的应用研究对我国的经济可持续发展具有重要意义。

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发表于 2018-5-3 07:12:05 | 显示全部楼层
先看看怎么样!
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发表于 2018-7-11 19:56:21 | 显示全部楼层
那个家 让它沉下去吧! 不要啦
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论坛元老

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发表于 2018-8-6 15:02:32 | 显示全部楼层
慢慢来,呵呵
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