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求水源热泵和土壤源热泵的工作原理及应用前景?
编辑:江苏宝信空调设备制造有限公司   发布时间:2017-03-04

    随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高,采暖、空调、生活用热的需求越来越大,是一般民用建筑物用能的主要部分。在发达城市,夏季空调、冬季采暖与供热所消耗的能量已占建筑物总能耗的40%—50%,特别是冬季采暖的燃煤锅炉、燃油锅炉的大量使用,给大气环境造成了极大的污染。地热空调是一种高效节能环保设备,与燃油(煤)锅炉采暖系统相比节能达30%——40%。

    地源热泵机组空调以绿色环保制冷剂为工质,除用少部分电能外,采暖、供热的热量主要来自于吸收了约47%的太阳能的地下水或土壤、江河湖水,由于实行封闭循环,因此整个系统无有害物质排放。地热空调技术解决了普通空调冷凝温度高的问题,更加适合用于建筑物采暖、空调、供热热水系统,替代供热锅炉,有效改善城市的生态环境,减少由于使用燃煤、燃油锅炉引起的有害气体的排放,提高大气环境质量,减少因有害物质引起人们疾病的发生,充分利用可再生资源和节约常规优质能源,有利于社会的可持续发展。可见地热空调具有良好的经济效益和社会效益,其市场前景广阔。
一、空调采暖节能的意义
建筑节能是关乎我国国民经济可持续发展的重要战略举措。近年来,我国建筑大规模迅速扩大,每年新建房屋17-18亿m²,据统计,目前全国已建公共建筑面积就有40亿m²,其中采用集中空调的建筑面积约为5-6亿m²,若按节能标准进行改造,总节能潜力相当于1.35亿t标准煤。而在公共建筑总能耗中,暖通空调能耗约占60%-65%。由此可见,暖通空调的节能力度将直接影响着我国建筑节能整体目标的实现。
二、新型节能环保空调
在我国传统的舒适性室内环境控制技术中,北方一般以燃烧煤锅炉解决冬季取暖问题,南方则以水冷机组解决夏季空调制冷问题。20世纪80年代后,经济的高速发展和人们生活水平的迅速提高,对供热和空调的需求快速增长,对室外环境质量的要求也不断提高,供热、制冷的方式越来越多样化。从可持续发展的角度看,采暖空调用能必须提高能源利用效率,努力寻找可再生的能源,地热空调就是一种节能环保型的新型空调。
三、地热空调技术原理及分类
地热空调系统可工作在制冷工况和供热工况。它的原理(如图1所示)与普通的热泵系统基本一样,如果说普通热泵系统是把地球表面空气或建筑内部水环作为取热放热的对象,而它则是把土壤、地下水或地表水作为取热放热的对象。

地热空调按传热方式可分为:大地直接换热式、大地耦合式热泵系统(埋管式土壤源热泵系统)、地下水循环式热泵系统、地表水源热泵系统。它们有如下特点:

(1)大地直接换热式热泵系统
热泵机组的室外机组直接埋设于地下土壤中,制冷剂直接与土壤进行换热,此种形式热损失最小,热泵效率高,还可以节约10%左右的介质循环泵用电,节能效果好,但存在室外盘管安装维护困难,土壤腐蚀等问题。仅在小型系统中少量采用。
(2)大地耦合式热泵系统
大地耦合式热泵系统又称埋管式土壤源热泵系统。其以水、盐水或水乙二醇溶液作为介质(冷热量载体),在埋于土壤源内部的换热管道与热泵机组间循环系统实现机组与大地土壤之间的热量交换。这种形式多了一次换热过程,传热损失增加,热泵效率比前者降低。但地下换热器形式可以灵活处理,规模不限,安装要求不高,这种形式应用较为普遍,且有垂直埋管和水平埋管。
(3)地下水循环式热泵系统
这种系统由抽水井将地下水抽出,通过板式换热器或直接将水送到热泵机组。经提取热量或释放热量后,由回灌井回灌入地下,由于地下水的温度相对稳定,水的换热性能优于土壤的性能。因此,地下水作冷热源的热泵系统性能比前二种性能都要优良。但是由于地下水状况的复杂性,回灌技术对地下水资源污染等问题,使地下水源热泵系统的应用受到一定限制。
(4)地表水源热泵系统
地表水源热泵系统是利用江河湖泊的水作为机组冷热源,按地表水与机组的换热方式不同,又可分为多种形式,由于地下水的温度一般都好于地表水,该方式热泵循环的效率低于地下水水源热泵系统。但是,地表水一般来说取用排放均较方便。

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