發布時間:2020-10-17所屬分類:工程師職稱論文瀏覽:1246次
摘 要: 摘要:地源熱泵技術作為一種新型的技術,憑借其獨特的技術優勢已在現代暖通空調工程得到了廣泛的應用和普及,并取得了明顯成效,有力地促進了暖通空調工程的發展。本文將對地源熱泵技術在空調中的應用進行分析,以供參考。 關鍵詞:地源熱泵;原理;優勢;應用
摘要:地源熱泵技術作為一種新型的技術,憑借其獨特的技術優勢已在現代暖通空調工程得到了廣泛的應用和普及,并取得了明顯成效,有力地促進了暖通空調工程的發展。本文將對地源熱泵技術在空調中的應用進行分析,以供參考。
關鍵詞:地源熱泵;原理;優勢;應用
因地源熱泵技術具有節能高效、環保清潔的優勢,被廣泛應用于建筑暖通工程中,通過較少高位能源能實現低溫位能向高溫位能轉移,一方面能起到冬暖夏涼的基本功能,另一方面利用效率較高,且對環境破壞性較小,是目前暖通空調應用中既能實現經濟效益、又能實現社會效益和生態環保效益的技術之一。地源熱泵系統的能量都是從大地獲取的,在暖通空調設計中應用該技術,可以有效降低能源的消耗量,與此同時,還不會對環境造成污染。
1地源熱泵技術在暖通工程中的應用優勢
地源熱泵技術在暖通空調項目的應用中,與其他傳統技術相比,更具優勢,如無環境污染,實現有效利用可再生能源和經濟合理等諸多優勢。首先,其環境無污染優勢的優點主要是由于其應用過程不需要依靠燃料燃燒獲得所需的熱量,因此不會有相應的污染和有害氣體,所以對環境和身體不會有任何傷害。另外,該技術與傳統的空調或鍋爐等技術相比,使用制冷劑在泄漏過程中的問題要小得多,所以造成環境污染的幾率可以忽略不計。再次,為了有效利用可再生能源優勢,在實施過程中,能源的使用是一些地熱能和太陽能等可再生能源,即使能源利用率高,也不會造成任何能源損失,不會影響環境質量,破壞生態平衡。對于使用可再生能源,該技術是最獨特的優勢,不是任何其他加熱技術。
2地源熱泵特性與種類
2.1大地耦合熱泵
它的熱源、熱匯是以地表淺層土壤為主,對比傳統空氣熱泵具有如下優點:①與地表水與空氣相較而言,土壤深入地下時,全年的溫度波動相對較小,土壤影響地表的空氣、溫度,具有衰減、延遲作用。所以,多數條件下,熱源、熱匯宜作為熱泵裝置,確保系統高效率、穩定運行;②土壤作為熱泵的熱匯、熱源,可取代傳統空調的鍋爐、冷卻塔,減少空氣污染,降低環境熱污染;③同空氣熱泵比較,大地耦合熱泵無除霜問題,無需風機回收土壤熱量,可降低系統噪聲等級;④土壤自身屬于蓄冷體和蓄熱體,所以,大地耦合熱泵能結合太陽能集熱裝置,利用土壤放熱功能、蓄熱共鞥,獲取最佳制冷效果、供熱效果;⑤土壤傳熱性能較差,需提供較大傳熱面積,所需占地面積過大;⑥埋設地下管道時,其成本較高,運行故障檢修難度較大;⑦當土壤干燥,降低其導熱性能,在夏季時,向外排熱難度大,呈不可逆運行狀態。
2.2地下水熱泵
地下水熱泵屬于地源熱泵的重要分支,該類熱泵技術通過地下深井,依靠熱匯、熱源實現制冷或供熱。由于地下深井水位身處地層,深度相對較少,深井水水文甚至恒定不變。所以,熱泵運行具有顯著優勢。其優點可表現在如下方面:①布局緊湊的水井系統,占地面積較小,地下水回灌與抽取時,占地面積不會對其造成影響;②針對大地耦合熱泵而言,地式熱交換器改善成本較小,針對大型熱泵系統,井水單位容量成本極低,若井的流量較高,即可達到整個空調系統需求;③同中央空調系統比較,使用地下熱泵系統,如果設計合理,因不用維護,基本不會出現維護費用,若地下水回灌至蓄水層之后,不會影響地層的實際含水量。所以,針對地理環境與生態環境幾乎沒影響;④許多商業系統選擇地下熱泵系統,多年實踐證明該技術較為成熟,同時,鉆井技術可行性較高,系統簡便易行綜合造價低,水井占地面積小,可以滿足大面積建筑物的供暖空調的要求。
2.3污水源熱泵
污水源熱泵,主要是從工業污水、城市污水中提取低品位熱源熱量,將其轉化為高品質能源,直接向住宅用戶提供熱、冷負荷的熱泵系統。使用污水源熱泵,是指利用水質穩定、溫度變化小的特點,以污水作為熱源進行制冷、制熱循環的一種空氣調節裝置。它具有如下優點:①污水源熱泵是利用污水處理廠出水量大,水質穩定,常年溫度在13~25℃等特點,以污水作為熱源進行制冷、制熱循環的一種空調裝置。污水源熱泵具有熱量輸出穩定、COP值高、換熱效果好、機組結構緊湊等優點,是實現污水資源化的有效途徑。②污水源熱泵比燃煤鍋爐環保,污染物的排放比空氣源熱泵減少40%以上,比電供熱減少70%以上。它節省能源,比電鍋爐加熱節省2/3以上的電能,比燃煤鍋爐節省1/2以上的燃料。由于污水源熱泵的熱源溫度全年較為穩定,其制冷、制熱系數比傳統的空氣源熱泵高出40%左右,其運行費用僅為普通中央空調的50~60%。同時,它也存在一定缺陷,污垢還常常使流道表面的粗糙程度增加,引起摩擦系數和局部阻力系數的增加,這必然要引起整個換熱器的流動阻力壓降增大,故泵消耗的功率增加。所以在污水源熱泵系統中換熱器的設計、使用中,如何防垢、抑垢、除垢是非常重要的。
期刊推薦:《節能與環保》(月刊)創刊于1983年,由中國資源綜合利用協會、中國節能協會和北京節能環保中心主辦。設有:政務動態、參考資訊、研究探討、節能減排案例、節能環保技術、節能環保論壇、行業交流等欄目。
3暖通空調設計中地熱泵源的運用
3.1地埋管道和熱泵機組結合
在實際運用過程中采用地埋管道和熱泵機組相結合的方式是比較常見,也是運用起來比較簡單的組合方式。設計過程中依據地埋管路位置的不同采用不同長度的管路,對于水平埋管單位長度的熱量和冷卻負荷的不同,可以確定鉆孔開槽的間距。對于豎直埋管單位長度的換熱量和最大取熱負荷計算開槽的占地面積。完成上述實際操作后就可以依據計算結果選擇熱泵機房中熱泵機組的規格型號,使用臺數、配套水泵、分集水器、定壓裝置、水處理裝置等,確定前期準備工作后就可以進行熱泵機房實際圖紙的設計工作。同時選擇合適的機房面積,設計機房內電源開關的安裝位置。最后,進行安裝圖紙和實際布線圖紙的設計工作,以滿足實際工作需要。
3.2地埋管道和熱回收機組結合
對于工程實際工作中排熱量系數大于一個單位的工程項目中,就可以采用地埋管道和熱回收機組結合的方式進行設計,由于我國北方氣候比較分明,冬季溫度十分寒冷對于熱量的需求比較多,而到了夏天地表溫度又十分炎熱。因此,在暖通空調的設計中就可以利用氣候變化的這個鮮明的優勢進行設計,同時還可以滿足人們冬天對于熱水的需求量的要求。夏季到來的時候,可以采用熱回收式熱泵機組通過地埋管向巖土排出一部分熱量,熱水被回收機組加熱后進入實際生活渠道,提供建筑日常需求。到了冬天的時候,可以向巖土體取熱,進而達到熱量的平衡機制,巖土體可以將夏季回收的熱量全部用來制冷也可以只用熱量的20%,這個過程完全可以由操作人員自由控制。
3.3地埋管與熱泵機和冷卻塔結合
夏季對室溫要求較高,同時冬季對室溫要求也很高的場景,可以采用不將夏季收集的熱量源排出到巖土體中,而是將熱量直接輸送到冷卻塔。通過冷卻塔可以將熱量進行冷卻,之后可以直接使用,就可以避免在經過一個冬季才能投入使用的進而產生了熱量流失的弊端。而且可以充分地保證排熱量系數保持在一個單位左右不受影響。北方到了秋季后風力就相對充足,通過儲存的風力也可以保證冷卻塔的動力源得到保證,風力可以將風能轉換為機械能,根據能量守恒的原則,就可以積極的做功,保證動能得到源源不斷的供給過程。可見這一過程是十分有利的。因此,該種機制的組合在現階段暖通空調設計中受到了更加廣泛的應用,而且,已經有很多較大型的空調廠商都是采用地埋管與熱泵機和冷卻塔結合的設計組合形式。下一步的發展方向將是不斷的開拓市場,滿足人們日益增加的需求量。
4結語
綜上所述,加強對地源熱泵技術在暖通空調中應用的研究分析,對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義,因此在今后的暖通空調設計過程中,應該加強對地源熱泵技術關鍵環節與重點要素的重視程度,并注重其具體實施措施與方法的科學性。——論文作者:鐘仲兵
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