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论地源热泵的特点与应用-机电毕业论文

2013-08-23 01:05
　　【关键词】： 地源热泵; 空调; 制冷; 制热
　　【论文摘要】：针对目前空调系统的流行趋势，结合地源热泵系统在实际中的应用，详细阐述了地源热泵系统的性能特点、工作原理等。

　　
　　地源热泵是一个广义的术语，它包括了使用土壤、地下水和地表水作为热源和冷源的系统。它利用土壤温度相对稳定的特点，依靠少量的驱动压缩机，通过深埋土壤的闭环管线系统进行热交换，夏天向地下释放热量，冬天从地下吸收热量，从而实现制冷或供热的要求，具有传统空调系统无法比拟的节能、高效、环保等优点。地源热泵越来越被人们认同。
　　
　　一、地源热泵系统的特点
　　
　　1. 节能、高效性
　　地源热泵系统在提供100单位能量的时候， 70%的能量来源于土壤，30%的能量来自电力，电能的消耗主要用于压缩机的做功和使空调系统运行，即将土壤中的热量"搬运"至室内。它要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于土壤的温度全年较为稳定，一般为10℃-20℃之间，其制冷、制热系数可达3.5-4.7，与传统的空气源热泵相比，能效要高出40%以上。
　　2. 环保无污染
　　地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25％的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内。
　　3. 属可再生能源利用技术
　　地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。

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　　4. 低运行费用
　　土-气型地源热泵系统的高效节能特点，决定了它的低运行费用，比其他各种采暖和制冷设备节能30%-70%。使用寿命25年以上，折旧费和维修费也都大大低于传统空调。
　　5. 应用灵活、安全可靠、用途广泛
　　灵活性强，可用于新建工程或扩建、改建工程，可逐步分期施工，热泵机组可灵活地安置在任何地方，节约空间。无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。从严寒地区至热带地区均适用。可为各类物提供冷暖两用空调系统，同时提供生活热水。
　　
　　二、热泵工作原理
　　
　　1. 制冷原理
　　在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过冷媒-空气热交换器，以13℃以下的冷风的形式向室内供冷。
　　2. 制热原理
　　在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过四通阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以35℃以上热风的形式向室内供暖。