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              地源熱泵空調系統降溫技術性能分析

                 日期:2016-04-11     來源:論文網    瀏覽:35    評論:0    

                隨著人們生活水平的日益提高,能源以及環保問題也逐漸成為人們所普遍關注的熱點問題。而地源熱泵空調中央空調系統,正是基于可持續發展理論所提出的一種節能環保的溫室降溫技術。本文從地源熱泵中央空調的工作原理入手,深入研究并分析了地源熱泵空調系統溫室降溫技術的性能及其所帶來的社會效益。

                通常情況下,地源熱泵中央空調由水源熱泵和土壤熱交換器兩部分組成。該空調系統是將熱交換器埋在地下,并利用高強度塑料管組成一個封閉的循環系統,利用水流在管道中的循環流動,來實現地面與土壤之間完成冷熱交換的功能。在夏季,將房內的熱量利用地源熱泵中央空調輸送到土壤以下并加以儲存,從而使得房內的溫度得到大幅度降低;到了冬季,再利用熱泵將儲存在土壤中的熱量輸送到房內,從而使室內保持一個較為適宜的溫度。

                一、地源熱泵空調系統的工作原理

                1、熱泵的組成及其功能。與制冷的原理和系統設備組成及功能相同,蒸汽壓縮式熱泵系統的組成部分包括壓縮機、蒸發器、冷凝器以及節流閥等幾部分。其中壓縮機是熱泵系統的核心,主要作用是將循環工質從低溫低壓處壓縮并輸送到高溫高壓處。蒸發器主要功能是蒸發經節流閥流入的制冷劑液體,將被冷卻物體的熱量吸收掉,從而實現制冷的效果。冷凝器主要功能是利用冷卻介質將從蒸發器中吸收的熱量以及壓縮機消耗功所轉化的熱量帶走,從而實現制熱的效果。

                2、熱泵機組的分類。鑒于循環工質及環境換熱介質的差異,可以將熱泵機組的蒸發器和冷凝器形式分成水換熱以及空氣換熱兩大類,由此而形成的熱泵機組則被分成四種,即水-水式、空氣-空氣式、水-空氣式、空氣-水式等。其中空氣熱源泵的冷熱源為空氣,但因為各地區空氣溫度差異很大,因而這種空氣源熱泵在我國長江以南地區的應用比較廣泛。而水源熱泵的冷熱源為水,鑒于水的熱容量大和傳熱性能良好,其制冷供熱效率通常比空氣源熱泵要好,只是因為水源受限,因此其應用范圍沒有空氣源熱泵那么普遍。

                3、地源熱泵供暖空調系統的主要組成部分及其優點。地源熱泵供暖空調系統主要包括室外地能換熱系統、室內采暖空調末端系統以及水源熱泵機組三大部分組成。由于地源熱泵機組包括水-水式及水-空氣式兩種形式,因而三大系統之間的傳遞方式主要是你依靠水或者空氣作為換熱介質。

                與空氣熱泵相比,地源熱泵具有以下幾大優點。首先,在全年之內溫度的波動范圍很小;其次,地源熱泵系統在冬季工作時無需進行掃霜的操作,因而避免了不必要的損失;最后地源熱泵還具有良好的蓄能功效。

                二、地源熱泵空調系統的主要特點

                1、可再生性。地源熱泵吸熱或者排熱的對象是常溫土壤或者地表水以及地下水等,其利用的能源為可再生的清潔能源,符合可持續發展的政策。

                2、高節能性。地源熱泵的冷熱源在冬季是溫度要高于外部環境、夏季則低于外部環境,因而一年四季溫度比較穩定。

                3、顯著的環保效益。地源熱泵的冷熱源為土壤或水,因而不會對周圍的環境造成太大的污染,且該系統在運行過程中并沒有燃燒設備,所以也不會產生二氧化碳等溫室氣體,故而具有顯著的環保效益。

                4、運行安全穩定。鑒于土壤深處溫度比較穩定,因而地源熱泵不會出現像空氣源熱泵那種供熱源不足的現象,所以其運行比較安全穩定。

                此外,地源熱泵可適用與商場、賓館、學校以及辦公樓等建筑,應用范圍比較廣泛。

                三、地源熱泵空調系統的技術性能分析

                (一)分析地源熱泵空調系統的熱泵機組技術性能

                1、對熱泵機組容量的合理選擇。通常情況下,在長江以南的地區,因為冬季的熱冷負荷相對而言比較偏低,所以一般在選擇熱泵時主要以冬季熱冷負荷作為標準,并且可以適當將容量擴大,以避免出現制冷系統頻繁運行而使得設備壽命大幅度降低的現象。

                2、確定熱泵機組的性能。若保持室內空氣溫度不變,那么土壤熱泵的性能主要由熱泵的進水溫度來決定。因而要確保熱泵的性能,就必須確保與進水溫度相關的多個因素,例如土壤的類型、土壤換熱器的型號及其容量大小、土壤熱泵一年運行的時間等。

                4、對室內末端系統的合理選擇。土壤熱泵系統的室內末端系統通常采取全空氣系統、地板采暖方式以及風機盤管系統等方式。

                (二)分析地源熱泵空調系統的土壤換熱器技術性能

                1、土壤換熱器布置方式的分析。目前采取的地源熱泵地下埋管土壤換熱器主要采取水平埋管和垂直埋管兩種形式。其中水平埋管通常包括單溝單層或多層埋管,且多層埋管能夠保證土壤的溫度場相對穩定,因而應用范圍較廣。而垂直埋管多為U型管、螺旋盤管以及柱狀管等,且埋入土壤的深度也有淺、中、深之分,其中淺埋與中埋的分界線為30m,而中埋與深埋的分界線為80m。

                2、土壤換熱器埋管深度的分析。通常情況下,淺埋管具有小投資、低成本且對鉆機要求較低等優點,但因為占地面積較大且需要較多的管路接頭,因而熱效率偏低;而深埋管占地面積較小,因而具有較高的換熱效率,只是投資和成本較高。中埋管則介于淺埋管與深埋管之間,在實際應用中比較廣泛。

                3、地下埋管系統環路方式的分析。地下埋管的環路方式包括串聯和并聯兩種。其中在地下埋管的串聯系統中,數個井均采取同一個流通的通路;而在并聯系統中,每一個井都有各自的流通通路。

                4、土壤換熱器選材的分析。鑒于聚乙烯管和聚丁烯管的韌性和強度均極高的特點,因而這兩種材料在土壤換熱器的管材中應用比較廣泛。

                四、地源熱泵中央空調系統所帶來的社會效益

                參考河南工業大學行政辦公樓和圖書館所采用的地源熱泵系統實際經驗,得出,在夏季利用該系統進行制冷和冬季利用其采暖,有效地避免了大量使用燃煤鍋爐及燃油鍋爐給大氣造成嚴重的污染,從而保證了人們的身體健康。同時該系統還省去了建造鍋爐房的費用,為學校節省了很大一筆資金。此外,利用該系統進行制冷及取暖,還有效地節省了建筑空間,有利于保持校園環境的美觀。

                結束語:作為一種高檔次的經濟型商品,地源熱泵中央空調一方面能夠有效地提供人們夏季所需的冷空氣和冬季所需的熱空氣,使得制冷和取暖同時達到保證;另一方面還具有經濟。節能以及環保等多方面優點,因而值得大力推廣。

               
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