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暖通工程师基础知识:地源热泵系统构成与原理

2014-05-26  点击: 次  建培教育

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  •  地源热泵系统构成与原理

      系统构成:

      地源热泵(也称地热泵)是利用地下常温土壤和地下水相对稳定的特性,通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水,采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移与建筑物完成热交换的一种技术。

      地球是一个巨大的蓄热体,一年四季其地表5m以下的土壤温度十分稳定,是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。地源热泵机组工作原理就是在夏季从土壤或地下水中提取冷量,由热泵原理通过空气或水作为载热剂降低温度后送到建筑物中,而冬季,则从土壤或地下水中提取热量,由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中,从而实现的热交换过程。需要特别指出的是:地热泵中的冷热源不是指地下的热汽或热水,而是指一般的常温土壤、地表水、地下水。

      1.2地耦管热泵系统

      以导热好、抗腐蚀、强度高且可绕曲的材料制成管路,内有导热流体(水或防冻剂)同土壤直接换热后,进入水源热泵机组的热交换器与其换热。当制冷供暖面积较小、周围有较大空地时,采用水平敷设地锅管路系统较合理,初投资较小;当制冷供暖面积较大、周围有一定空地时,可采用垂直敷设地锅管路系统,但其初投资相对较大。

      与传统的中央空调比较

      燃煤锅炉对环境的污染严重,而燃油及电锅炉采暖造价及运行费用皆较高,让人难以承受,也不符合国家长期发展的能源政策,而地源热泵空调技术是国家科技部重点推广的项目,也是国家节能设计手册优先选用的冷(热)源方式。因此,近十几年来,尤其是近五年来,中国的地源热泵市场日趋活跃。

      通常消耗l kw的电能或获取4kw的热量或冷量,与锅炉(电、燃料)和空气源热泵的供热系统相比,锅炉供热只能将90%一98%的电能或70%一90%的燃料内能转化为热量,供用户使用,因此地源热泵要比电锅炉加热节省2/3以上的电能,比燃料锅炉节省l/3以上的能量;由于水源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10℃一25℃,其制冷、制热系数可达3.5—4.4,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50%一60%。

      地源热泵系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。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,不仅节省了大量能源,而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求,减少了设备的初投资。


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