土壤源热泵 ppt讲义

地源热泵西安建筑科技大学建环0901贺雨赵青学高小攀地源热泵定义和原理优点工程应用地源热泵的定义土壤源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源。而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态,从而达到吸收低温热源热能的作用。地源热泵的分类地源热泵系统（groundsourceheatpumps,GSHP）以利用土壤作为冷热源的土壤源热泵（ground-coupledheatpumps）以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统（groundwaterheatpumps)以利用地表水微冷热源的地表水热泵系统（surface-waterheatpumps)地源热泵的原理循环泵环路集管热泵机组用户垂直地埋管地源热泵的优点地源热泵资源可再生利用运行费用低占地面积小绿色环保自动化程度高资源的可再利用壤源热泵技术利用地球表面浅层地热资源作为冷热源进行能量转换，而地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能，相当于人类每年利用能量的500多倍，且不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这是储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，也是清洁能源。与地面上环境空气相比，地面5m以下土壤温度全年基本稳定且略低于年平均气温，可以分别在夏冬季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。所以从热力学原理上讲，土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。而且土壤源热泵系统不会把热量、水蒸气及细菌等排人大气环境，符合当前可持续发展的战略要求。通常土壤源热泵消耗lKW的能量，用户可以得到4KW以上的热量或冷量，这多出来的能量就是来自土壤的能源。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的土壤源热泵，平均来说可以节约用户30％～40％的供热制冷空调的运行费用。高效的土壤源热泵机组，平均产生1冷吨的冷量仅需0.88kW的电力消耗，其耗电量仅为普通冷水机组加锅炉系统的30％～60％运行费用低与传统空调系统相比，每年运行费用可节约40%左右。采用土壤源热泵系统，由于土壤的温度理，土壤源热泵可以比风冷热泵具有更高的效率和更好的可靠性，其热源温度全年较为稳定，一般为l0-25℃。而且土壤源热泵系统可用于供暖、空调，还可提供生活热水，一套系统可以替换原来的锅炉、空调制冷装置或系统，一机多用；不仅适用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的供热和空调。此外，机组使用寿命长，均在20年左右；机组紧凑、节省空间：维护费用低；自动化控制程度高，可无人值守。土壤源热泵中的热源不是指地热田中的热气或热水，而是指一般的常温土壤，所以对地下热源没有非凡要求，可在中国绝大部分地区应用。土壤源热泵系统的COP值一般在3~6左右，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心空50％~60％。占地面积小机房占地面积小，节省空间，可设在地下土壤源热泵图例绿色环保壤源热泵系统利用地球表面浅层地热资源，没有燃烧，没有排烟及废弃物，情节环保，无任何污染，土壤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，假如结合其它节能措施节能会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25％的充灌量；土壤源热泵系统属自含式系统，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，安装在绿地、停车场下，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。土壤源热泵系统没有冷却塔和其它室外设备，没有中心空调集中占地问题，节省了空间和地皮，为开发商带来额外利润，产生附加经济效益，并改善了建筑物的外部形象绿色环保土壤源热泵系统利用地球表面浅层地热资源，没有燃烧，没有排烟及废弃物，情节环保，无任何污染，土壤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，假如结合其它节能措施节能会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25％的充灌量；土壤源热泵系统属自含式系统，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，安装在绿地、停车场下，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。土壤源热泵系统没有冷却塔和其它室外设备，没有中心空调集中占地问题，节省了空间和地皮，为开发商带来额外利润，产生附加经济效益，并改善了建筑物的外部形象自动化程度高机组内部及机组与系统均可实现自动化控制，可根据室外温度变化及室内温度要求控制机组启停，达到最佳节能效果，同时节省了人力物力；可自主调节机组，能够任意调机，投资者可按需要调整供给时间及温度，完全自主；一机多用，即可供暖，又可制冷，在制冷时产生的余热还可提供生活生产热水或为游泳池加热，最大限度的利用了能源。地源热泵的缺点1、埋地换热器受土壤性能影响较大，土壤的热工性能、能量平衡、土壤中的传热与传湿对传热有较大影响；2、连续运行时热泵的冷凝温度和蒸发温度受土壤温度的变化发生波动；3、土壤导热系数较小，换热量较小。已有的经验表明，其持续吸热速率一般为25W/m2，所以当供热量一定时，换热盘管占地面积较大，埋管的敷设无论是水平开挖布置还是钻孔垂直安装，都会增加土建费用。土壤源热泵系统水平地埋管热泵系统垂直地埋管热泵系统工程应用[52-BG56835]一种直接式土壤源热泵系统[技术摘要]本实用新型涉及一种直接式土壤源热泵系统，属制冷和热泵技术领域。系统由压缩机、气液分离器、油分离器、四通换向阀、制冷剂/水换热器、双向异工质充注热力膨胀阀、干燥过滤器、视液镜、分液器、集气管、外翅片铜管埋地换热器并联支路、单向阀、电磁阀等组成。采用双向异工质充注热力膨胀阀节流，制热运行时气液分离后再对液体制冷剂进行分液，埋地换热器采用紧凑的外肋片结构，可制热和制冷运行，本实用新型的主要优点在于其可靠性、高效性和环保性。影响土壤热源热泵广泛应用的主要原因是：（1）缺少针对不同土壤特性或回填材料所进行的热物性实验研究；（2）缺少用新的理论描述埋地换热器传热传质机理及强化传热过程的理论模型；（3）缺少根据不同冷、热负荷确定合理埋地换热器形式并把此与土壤热泵系统最佳匹配参数相结合的研究；（4）冬季从地下连续取热时，难以保证埋地换热器与周围的土壤有足够的传热温差。在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。所以从原理上讲，土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。目前和将来土壤热源热泵是最有前途的节能装置和系统，是国际空调和制冷行业前沿课题之一，也是地热利用的重要形式。