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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)生自查表
（中期教學(xué)檢查用）
學(xué)生姓名
專業(yè)
熱能與動(dòng)力工程
班級(jí)
指導(dǎo)教師姓 名
課題名稱
采用U型地埋管換熱器的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
個(gè)人作息時(shí) 間
上午
自 8 時(shí)
至 11：30 時(shí)
下午
自 15 時(shí)
至 18時(shí)
晚上
自 19：30 時(shí)
至 21：30 時(shí)
工作地點(diǎn)
上午
宿舍
下午
教室
晚上
教室
個(gè)人精力實(shí)際投入
日平均工作時(shí)數(shù)
8.5h
周平均工作時(shí)數(shù)
6.5h
迄今缺席天數(shù)
3天
出勤
率%
95%
指導(dǎo)教師每周指導(dǎo)次數(shù)
2次
每周指導(dǎo)
時(shí)間（小時(shí)）
4h
備注
無(wú)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度
已完成的主要內(nèi)容
%
待完成的主要內(nèi)容
%
1.初步確定制冷系統(tǒng)方案
2.空調(diào)系統(tǒng)的熱力計(jì)算
3.冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算
45
1.該制冷系統(tǒng)圖的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.管路及輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)和選用
3.繪制冷凝器，蒸發(fā)器等零部件圖，制冷系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)
55
存在問題
1. 各理論知識(shí)點(diǎn)掌握得不夠扎實(shí)，使得設(shè)計(jì)速度不夠理想；
2. 設(shè)計(jì)思路不夠明確；
3.力學(xué)計(jì)算方面能力名下不足。
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
題目 采用U型地埋管換熱器的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
專業(yè) 學(xué)號(hào) 姓名
一、原始資料及技術(shù)條件
1.采用垂直地埋管，地溫18℃，
2.豎井內(nèi)徑120毫米兩個(gè)，間距6米，每米管子換熱量0.05Kw。
3.采用U型高密度聚乙烯管作為土壤換熱器材料，管徑25.4毫米。
4.地埋管換熱器進(jìn)水溫度：35℃；循環(huán)水回水溫度16℃。
5.制冷劑：R22
6.制冷功率7kw,蒸發(fā)溫度：7.8℃，冷凝溫度50℃
7. 制熱工況：
土壤換熱器來水溫度：10℃；循環(huán)水回水溫度38℃
蒸發(fā)溫度：5℃，冷凝溫度：54℃；
一、 主要內(nèi)容
1.．設(shè)計(jì)冷凝器
冷凝器：采用套管式冷凝器和低肋管。
2．設(shè)計(jì)蒸發(fā)器
蒸發(fā)器：采用套管式蒸發(fā)器和低肋管。
至少一個(gè)采用上計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)。
3.方案選擇與論證，設(shè)計(jì)計(jì)算及說明，選擇壓縮機(jī)。
地源的空調(diào)系的特點(diǎn)，制冷性能分析、工況及運(yùn)行方式、冷凝器及蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算，在設(shè)計(jì)工況下的制冷量，工質(zhì)流量，土壤換熱器水流量及管長(zhǎng)。同時(shí)計(jì)算制熱工況的供熱功率，。
三、基本要求
1.認(rèn)真進(jìn)行實(shí)習(xí)(調(diào)研)、完成實(shí)習(xí)(調(diào)研)報(bào)告。
2.閱讀文獻(xiàn)寫出文獻(xiàn)綜述。
3.按統(tǒng)一格式完成開題報(bào)告。
4.閱讀英文文獻(xiàn)，并譯成中文(不少于5000漢字)。
5.設(shè)計(jì)計(jì)算至少有兩部分為上機(jī)計(jì)算。
6.規(guī)范繪制圖樣，上機(jī)繪圖不少于二張裝配圖、一張零件圖。
7.英中文對(duì)照摘要，中文不少于400 字。
8.按統(tǒng)一格式編制設(shè)計(jì)說明書，不少于 30000字。
9.有全部設(shè)計(jì)的紙介質(zhì)文檔和電子文檔。
四.完 成 期 限：
指導(dǎo)教師簽章：
專業(yè)負(fù)責(zé)人簽章：
外文翻譯
題 目 采用U型地埋管換熱器的
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)班級(jí)
學(xué) 號(hào)
院 （系）
指導(dǎo)教師
完成時(shí)間
地源熱泵系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用分析
Stuart J. Self *, Bale V. Reddy, Marc A. Rosen
Faculty of Engineering and Applied Science, University of Ontario Institute of Technology, 2000 Simcoe Street North, Oshawa, Ontario, Canada L1H 7K4
摘要 對(duì)于一個(gè)學(xué)校的循環(huán)地源熱泵系統(tǒng)，我們對(duì)它使用了四種不同的熱泵和換熱管系統(tǒng)，得到了一份詳細(xì)的能源消耗分析。對(duì)于每一個(gè)區(qū)域，我們采用一個(gè)單獨(dú)的循環(huán)系統(tǒng)，包含單獨(dú)的循環(huán)回路熱泵，以及三種重要系統(tǒng)（流速不斷變化的熱泵，流速恒定的熱泵和二級(jí)熱泵回路）都考慮在內(nèi)。單獨(dú)的循環(huán)系統(tǒng)能耗是13100kwh每年，變流速循環(huán)熱泵每年消耗18800kwh，恒定流速熱泵系統(tǒng)每年消耗108600kwh，兩級(jí)熱泵每年消耗65500kwh。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，建立回路，控制熱泵，分析數(shù)據(jù)，繪制表格。
關(guān)鍵詞 熱力 地?zé)崮? 熱泵 蓄能 效率 經(jīng)濟(jì)
引言
地源熱泵系統(tǒng)包含四種不同子系統(tǒng)：（1）地源熱交換系統(tǒng)（2）地面的熱泵系統(tǒng)和房間內(nèi)的循環(huán)管路用來連接熱交換器和熱泵系統(tǒng)（3）水循環(huán)熱泵系統(tǒng)（4）空氣處理系統(tǒng)。設(shè)計(jì)者往往花費(fèi)大量的能源和資源給地源熱交換系統(tǒng)，因?yàn)榈卦礋峤粨Q系統(tǒng)是一個(gè)新穎的熱交換組合對(duì)于大多數(shù)的暖通設(shè)計(jì)工程師。不幸的是，從而忽略了對(duì)其他三個(gè)組成部分的關(guān)注。很多傳統(tǒng)的熱交換系統(tǒng)其實(shí)可以全面地代替這種高效的冷熱交換。當(dāng)土壤中回路被準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)和安裝，高效的水源熱泵按指定的條件，地源熱泵系統(tǒng)確實(shí)是高效的。然而這種高要求和熱泵的能源使用可以導(dǎo)致設(shè)備體積過大，對(duì)管材的要求高，特別是系統(tǒng)設(shè)備的準(zhǔn)確控制都要引起我們的關(guān)注。
對(duì)于商業(yè)建筑和公共建筑地源熱泵管道回路的設(shè)計(jì)程序主要取決于建筑訂約人通過術(shù)要求和暖通技術(shù)工程師。在二十世紀(jì)七十年代，地源熱泵系統(tǒng)在居民住宅的空氣調(diào)節(jié)中有了很大的發(fā)展。在一些地區(qū)，這種發(fā)展慢慢進(jìn)入一些商業(yè)建筑，這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)往往都是沒有專業(yè)的設(shè)計(jì)師，管道網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)趨向于復(fù)雜的有分功率和濕轉(zhuǎn)子泵的單獨(dú)回路，僅僅通過壓縮機(jī)的傳遞來關(guān)閉水泵系統(tǒng)。在一些情況下，幾個(gè)熱泵裝置通過一個(gè)簡(jiǎn)單的泵或者復(fù)雜的循環(huán)器連接在簡(jiǎn)單回路。如果一個(gè)單獨(dú)的水泵在工作，它會(huì)被要求頻繁地持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；如果一個(gè)循環(huán)器在工作，一般它會(huì)隨著壓縮機(jī)一起工作。然而，安裝一個(gè)檢查閥門在每個(gè)裝置的出口是非常重要的，用來防止其他裝置的回流當(dāng)機(jī)組停止工作時(shí)。
第二個(gè)地源熱泵設(shè)計(jì)技術(shù)的關(guān)鍵來自于暖通設(shè)計(jì)師協(xié)會(huì)，建立了良好的冷卻水系統(tǒng)和水循環(huán)熱泵空調(diào)機(jī)組。關(guān)鍵的空調(diào)機(jī)組通常安裝在一個(gè)特定的人工機(jī)房，建筑內(nèi)部的管道回路（通常用碳鋼材料的管道）連接著地面管道回路集管。兩級(jí)熱泵機(jī)組的設(shè)計(jì)非常普遍，建筑內(nèi)循環(huán)泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，地面循環(huán)泵只有在管道回路中的溫度低于或者超過設(shè)定的溫度才會(huì)工作。在一些情況下，一個(gè)循環(huán)泵同時(shí)控制著房間內(nèi)和地面的循環(huán)回路，它不停地運(yùn)轉(zhuǎn)或者就周期性運(yùn)轉(zhuǎn)在機(jī)組停止工作時(shí)。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，變流量中央空調(diào)機(jī)組正在應(yīng)用于地源熱泵中央空調(diào)管道網(wǎng)絡(luò)中，這種新的應(yīng)用要求在每個(gè)裝置安裝一個(gè)雙向閥來獲得節(jié)能效益。
熱泵系統(tǒng)
熱泵系統(tǒng)以電為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，來保持工質(zhì)必要的濃度同時(shí)傳遞熱能?；镜臒岜孟到y(tǒng)用于運(yùn)行蒸汽壓縮制冷循環(huán)。熱泵內(nèi)的工質(zhì)通常是使用制冷劑，制冷劑的選擇由地源熱泵的整體特點(diǎn)和要求所決定。地源熱泵系統(tǒng)通過控制工質(zhì)的壓縮和膨脹來改變其壓力和溫度，從而實(shí)現(xiàn)熱量在地源和供熱空間之間的傳遞。熱泵主要包括五個(gè)組件(圖1) ：壓縮機(jī)、膨脹閥、換向閥、兩個(gè)熱交換器。當(dāng)然還有很多小型的組件和配件，例如：風(fēng)機(jī)、管道和輔助控制系統(tǒng)。
圖1 地源熱泵系統(tǒng)及減溫器基本布局
地源熱泵的加熱流程如下：
l 從地源吸收熱能并輸送到蒸發(fā)器。
l 熱泵機(jī)組內(nèi)制冷劑占主導(dǎo)地位的工質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)器，熱量從接地系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到工質(zhì)中從而引起制冷劑升溫沸騰成為壓力較低的蒸汽；溫度略有增加。
l 蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入電動(dòng)壓縮機(jī)，壓縮之后成為高溫高壓蒸汽。
l 高溫蒸汽進(jìn)入冷凝器。此時(shí)制冷劑高于外部空間，從而促使熱量熱量從制冷劑傳遞到建筑空間中。制冷劑降溫凝結(jié)，成為高溫高壓液體。
l 熱液體通過膨脹閥，壓力降低從而使溫度下降。制冷劑再次進(jìn)入蒸發(fā)器，開始下一個(gè)循環(huán)
包括制冷系統(tǒng)在內(nèi)的許多系統(tǒng)是要把特定空間中的熱量轉(zhuǎn)移釋放到土地中去。在制冷模式下，四通閥作用于流體，使工質(zhì)在循環(huán)中按照相反的方向流動(dòng)。換熱器的功能反轉(zhuǎn)，與地源相連的熱交換器成為冷凝器，建筑空間中的熱交換器成為蒸發(fā)器[8,12]。
有一些系統(tǒng)，包括減溫器(圖1)，作為輔助換熱器將熱量傳遞到一個(gè)熱水箱。減溫器安裝在壓縮機(jī)出口處，將壓縮氣體所產(chǎn)生的熱量通過熱水箱傳遞到水循環(huán)中，這樣一來能夠降低甚至消除加熱水所需的熱量。
能源利用效率優(yōu)劣的評(píng)價(jià)，一般是用系統(tǒng)產(chǎn)出的能量比上運(yùn)行系統(tǒng)所消耗的能量。熱泵所能產(chǎn)出的熱量多于輸入熱泵的能量，也就是說，按照能效比的定義，熱泵的能效比是大于100%的。為了避免這種尷尬，定義系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的制冷或制熱量與輸入功率的比值為用長(zhǎng)期性能系數(shù)(COP)，以此評(píng)價(jià)熱泵性能。
熱量輸送系統(tǒng)
熱泵系統(tǒng)的供熱系統(tǒng)將熱量由熱泵輸送到整個(gè)空間。輸送系統(tǒng)主要有兩種：水--空氣傳熱與水—液體傳熱。水—空氣傳熱系統(tǒng)將能量有地源轉(zhuǎn)移到空氣，由空氣作為向空間傳熱的傳輸介質(zhì)，水—液體供熱系統(tǒng)是由水和另外一種作為介質(zhì)的液體進(jìn)行換熱。
在北美，最常見的地源熱泵系統(tǒng)是水—空氣換熱的，熱泵的冷凝器加熱空氣線圈，熱空氣從其中通過。熱空氣通過空調(diào)管道和通風(fēng)口進(jìn)入建筑。
水—液體加熱系統(tǒng)俗稱液體循環(huán)系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，能量由接地線圈從地源吸收，接著被熱泵加熱并傳遞至水中，由水作為介質(zhì)傳遞至建筑中。系統(tǒng)中的水通過地源熱泵系統(tǒng)冷凝器吸取熱量。之后水由泵驅(qū)動(dòng)環(huán)繞建筑轉(zhuǎn)動(dòng)，將熱量由地面輻射供熱、散熱器或局部空氣線圈等供熱方式方式傳遞至空間中。這種系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)需要較低的溫度。室內(nèi)溫度最高的空氣在加熱爐中被強(qiáng)迫向天花板上升，形成一個(gè)涼爽舒適的居住空間。為了能使生活空間更加接近于期望的溫度，進(jìn)入空間氣體的溫度必須高于空間本身溫度。地板輻射供熱的空間溫度由地板到天花板都會(huì)很均勻，提供舒適的生活溫度需要的能量更低。
也有混合的動(dòng)力系統(tǒng)，它結(jié)合了兩種系統(tǒng)的供熱方法，能夠更加有效靈活的控制空間溫度。
影響地埋管的關(guān)鍵因素
地面循環(huán)回路以及和它相關(guān)的組件和其他典型的暖通熱交換器都有著明顯不同的特點(diǎn)，而這些特點(diǎn)決定了管道內(nèi)流速的選擇，允許的水頭損失和管道的材料，這些特點(diǎn)包括如下：
地面本身可以最大防止熱量的流動(dòng)；因此，高性能的熱傳導(dǎo)管道材料，管道接觸面的增大，管內(nèi)流體的高速流動(dòng)對(duì)于熱傳導(dǎo)意義不大。
因?yàn)楣軆?nèi)流體的流動(dòng)一定會(huì)經(jīng)過建筑內(nèi)和地面的循環(huán)管道，因此地面管道要有非常有效的防銹解決方案，而且這種管道材料不需要用有毒抑制劑。
按照設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，流體的高速流動(dòng)對(duì)于好的地面循環(huán)換熱回路是沒有必要的，流速的降低也可以顯著減小流體流經(jīng)地面管道的水頭損失。
因?yàn)楣艿纼?nèi)流體的高速流動(dòng)對(duì)于換熱性好的地面管道回路沒有必要，因此適度的流量失衡對(duì)于整個(gè)熱交換的作用也就比較小。
高效的以及換熱面積大的水-空氣熱泵機(jī)組不需要精確的流速控制去追求最大的效率，33%的流速變化也只會(huì)讓管道的換熱能力減小2%左右。
因?yàn)楦咝У囊约案吡鞒痰臒岜脵C(jī)組的流體管道體積要比一般的熱泵機(jī)組流體管道大，水頭損失相比較而言也就小。
考慮到水頭損失在地面管道和熱泵機(jī)組中比較小，因此集管的長(zhǎng)度，控制閥門損失，以及擬合的限制對(duì)于水頭的損失都有重要的影響。
推薦材料的花費(fèi)相比較勞動(dòng)的代價(jià)要小，因此減小摩擦損失對(duì)于減小水泵揚(yáng)程是一個(gè)非常經(jīng)濟(jì)合理的辦法。
抗腐蝕以及管道網(wǎng)絡(luò)的最小化對(duì)于系統(tǒng)的高穩(wěn)定性和正常性具有關(guān)鍵的作用。
案例—學(xué)校的熱泵機(jī)組和管道系統(tǒng)選擇
對(duì)于地源熱泵系統(tǒng)，在美國(guó)商業(yè)或者公共建筑應(yīng)用最普遍的就是學(xué)校，有這樣的案例：對(duì)于一個(gè)6700㎡的學(xué)校，四種不同的管道和熱泵機(jī)組在這里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。要考慮的是每個(gè)分散的熱泵機(jī)組系統(tǒng)都有單獨(dú)的回路和循環(huán)泵，一個(gè)中央循環(huán)熱泵機(jī)組用變流量系循環(huán)統(tǒng)，一個(gè)用恒定流量循環(huán)系統(tǒng)，一個(gè)用兩級(jí)循環(huán)系統(tǒng)。表格數(shù)據(jù)顯示建筑的內(nèi)部情況，熱泵機(jī)組的位置，以及200個(gè)分散回路的垂直管孔的位置，每個(gè)垂直管孔都是六十米深。圖表2是一個(gè)教室空調(diào)系統(tǒng)的垂直分布圖，這是一個(gè)功率是10.5kw擁有三個(gè)并排的熱交換管路。
四個(gè)系統(tǒng)都在相同的位置安置熱泵機(jī)組，但是地埋管道都是放置在離建筑物一定距離的矩形區(qū)域內(nèi)。地埋管孔的數(shù)量隨著建筑物的冷熱負(fù)荷的變化而變，因?yàn)榈芈窆軗Q熱器的規(guī)格由建筑物的冷熱符合決定。比如，這個(gè)學(xué)校的冷熱負(fù)荷的調(diào)整系數(shù)在85%，在復(fù)雜的地埋管系統(tǒng)中孔的數(shù)量應(yīng)該是170個(gè)要比200個(gè)合適。
使用變流量的中央空調(diào)系統(tǒng)可以把所要求的流量傳遞到整個(gè)建筑和地面的循環(huán)管道回路中。因?yàn)榱黧w的流動(dòng)取決于進(jìn)出口的壓力差，壓力泵的轉(zhuǎn)速不斷地調(diào)整來維持一個(gè)持續(xù)的不同壓力進(jìn)而改變流量滿足建筑的冷熱需求再回到循環(huán)集管，這樣可以確保持續(xù)流體通過熱泵機(jī)組。當(dāng)一個(gè)機(jī)組周期性的關(guān)閉，雙向閥門也就關(guān)閉。隨著關(guān)閉的閥門的數(shù)量不斷增加，集管的壓力差不斷變化，由于流量減小，壓力損失也隨之不斷減小。當(dāng)壓力損失一發(fā)生變化，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)到達(dá)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)而降低壓力泵的轉(zhuǎn)速。這樣的好處就是可以減小對(duì)于電能的需求，從而達(dá)到節(jié)能的效果。
第三種系統(tǒng)就是持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的恒流量中央空調(diào)熱泵系統(tǒng)，第四種系統(tǒng)就是兩級(jí)熱泵控制系統(tǒng)，一級(jí)熱泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)滿足建筑內(nèi)管道流體的循環(huán)流動(dòng)，而只有當(dāng)回路中流體溫度高于設(shè)置的最高溫度或者低于設(shè)置的最低溫度時(shí)，二級(jí)熱泵才開始工作。
變流量系統(tǒng)
相比較其他系統(tǒng)，對(duì)變流量中央空調(diào)熱泵系統(tǒng)的分析就更加復(fù)雜。然而，建筑很大一部分時(shí)間都處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，冷熱負(fù)荷比較小，一個(gè)星期大概有50 個(gè)小時(shí)左右系統(tǒng)處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)對(duì)于機(jī)組設(shè)備的性能特點(diǎn)的分析就非常重要。圖表3是中央循環(huán)管道的系統(tǒng)布局，變流量系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)，恒流量系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)，兩級(jí)熱泵系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)都在圖中有詳細(xì)的展示。在這幾個(gè)系統(tǒng)中，建筑內(nèi)和地面管道循環(huán)系統(tǒng)所用的管道都是一樣的。圖表5是變流量系統(tǒng)中最長(zhǎng)管的揚(yáng)程損失，想比較其他系統(tǒng)它的損失是最大的，因?yàn)楸仨毧朔艿浇ㄖ锖偷孛鎿Q熱區(qū)域管道的摩擦。
圖表4標(biāo)明了中央管道系統(tǒng)中系統(tǒng)和水泵的關(guān)系曲線。圖表上繪制了理論系統(tǒng)性能曲線，這個(gè)曲線假設(shè)沒有閥門關(guān)閉，也沒有最小壓差要求。但是實(shí)際上，變流量系統(tǒng)運(yùn)行的原理是：流體流量不斷地改變通過關(guān)閉沒有運(yùn)轉(zhuǎn)工作的熱泵機(jī)組的雙向閥門。另外，最小壓差可確保流體通過建筑物滿足冷熱需求在回到集水管，進(jìn)而確保每個(gè)機(jī)組裝置都有充足的流量。但是假設(shè)理論系統(tǒng)壓泵可以提供的水頭壓力是流體通過建筑物回到集水管，理論性能曲線和實(shí)際性能曲線就非常相似。
在圖表4中，水泵的生產(chǎn)商提供了水泵轉(zhuǎn)速在1150rpm和750rpm時(shí)的性能曲線，效率相同的點(diǎn)（50%，60%，70%，80%,83%)連接成線且在這兩條性能曲線之間，這樣就可以方便地計(jì)算出在這兩條性能曲線之間任意工作效率點(diǎn)所需要的輸入的能量。比如，當(dāng)流體流量在32L/S時(shí)，查表可以知道它所需要的水頭高度是18米，在這個(gè)點(diǎn)水泵的效率是82%。水泵所需要的輸入的能量可以從何下面的算式中計(jì)算出來：
為了確定系統(tǒng)的電能消耗以及水速和水泵電能需求的關(guān)系，我們要用到天氣數(shù)據(jù)和負(fù)荷數(shù)據(jù)。對(duì)于變流量系統(tǒng)水泵，傳動(dòng)效率和電機(jī)效率影響著電能的需求。
然而，結(jié)合著水泵的傳動(dòng)效率和電機(jī)效率對(duì)于計(jì)算小流量的能耗并不是非常有效的。圖表4中陰影區(qū)域是水泵的低效率區(qū)域，這一不確定的區(qū)域就是水泵在建筑內(nèi)換熱設(shè)備沒有使用時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的效率區(qū)域。而且當(dāng)電機(jī)的扭矩低于滿負(fù)荷時(shí)扭矩的25%時(shí)，電機(jī)和系統(tǒng)的效率將明顯降低。例如，當(dāng)一個(gè)875轉(zhuǎn)的水泵性能曲線和實(shí)際性能曲線相交時(shí)，我們就可以發(fā)現(xiàn)變流量系統(tǒng)水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)。當(dāng)水頭高度是7.5米，水流量是8lps時(shí)，水泵的效率大約是50%，則壓泵所需的能耗是1.17kw。在這樣的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)效率就接近57%。當(dāng)流速是滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)流速的21%，工作時(shí)負(fù)荷是滿負(fù)荷的16%時(shí)，能耗是2.05kw。不斷地重復(fù)這個(gè)過程，分別算出流速是系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)流速的50%，75%，100%時(shí)，所需要的能耗。用這些數(shù)據(jù)點(diǎn)，此系統(tǒng)的相關(guān)性如下：
因?yàn)榻ㄖ锏睦錈嶝?fù)荷和所需要水流的流速之間的存在直接關(guān)系，且這種關(guān)系是直接利用的，因此，等式3的關(guān)系式就允許水泵所需的能耗來估計(jì)建筑內(nèi)的冷熱負(fù)荷。
輔助冷卻組件
由于壓縮機(jī)和泵都不是100%的效率，它們運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量直接被釋放浪費(fèi)掉。壓縮機(jī)和泵產(chǎn)生的廢熱可用于預(yù)熱循環(huán)泵中的制冷劑。將制冷劑通入一個(gè)密封的外殼，覆蓋于泵和壓縮機(jī)外面，由它們的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)將熱量傳遞出去。預(yù)熱能夠提高組件性能，提高整個(gè)地源熱泵系統(tǒng)的COP，以及降低接地回路換熱器的熱負(fù)荷。
地面霜凍循環(huán)
在多年凍土地區(qū)地源熱泵的使用也逐步開始。建筑地基傳熱可能使永久凍土層融化并危及結(jié)構(gòu)的完整性。通過安裝一個(gè)緊鄰地基的地面循環(huán)，凍土融化的現(xiàn)象可能降低甚至消失。從地基散發(fā)的熱量被循環(huán)系統(tǒng)抽取，以確保建筑不會(huì)大幅度影響當(dāng)?shù)氐乇頊囟?。抽取的熱量用于補(bǔ)充建筑所需的熱量，通常占建筑所需總熱量的20—50%。該系統(tǒng)不應(yīng)當(dāng)使地面凍結(jié)的時(shí)間超過自然周期內(nèi)凍結(jié)的時(shí)間，不應(yīng)當(dāng)擾亂當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。熱交換回路應(yīng)當(dāng)時(shí)安全可靠的，以防出現(xiàn)故障影響到建筑的穩(wěn)定性。
分析
1.關(guān)于變流量系統(tǒng)是能耗最低的系統(tǒng)的假設(shè)并不是都成立的。
2.對(duì)于一個(gè)一周要工作40個(gè)小時(shí)的居住條件，由于系統(tǒng)的效率，很大一部分能量消耗在變流量系統(tǒng)流速的改變且系統(tǒng)機(jī)組無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下。
3.對(duì)于地源熱泵的幾種不同系統(tǒng)，系統(tǒng)能耗的降低取決于水流揚(yáng)程的降低，因?yàn)楫?dāng)無(wú)冷熱負(fù)荷時(shí)，水泵很大一部分時(shí)間都是停止工作的。
4.盡管小循環(huán)熱泵的電機(jī)效率要比大型的中央空調(diào)熱泵效率低，但是對(duì)于地源熱泵的各種分散系統(tǒng)而言低能耗依然有可能實(shí)現(xiàn)。
5.恒速水泵在不斷地工作運(yùn)轉(zhuǎn)，消耗大量的電能。
6.大型水泵能耗的變化很大程度上就是我們通?？梢允褂玫哪芎姆秶?。
建議
1.在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，我們要考慮能耗的最小化，因此在設(shè)計(jì)時(shí)我們要考慮讓變流量系統(tǒng)的水泵停止工作當(dāng)機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)。
2.為了滿足變流量系統(tǒng)水泵在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的工作要求，大量設(shè)計(jì)工作需要去做。
3.我們應(yīng)當(dāng)不斷地去追求循環(huán)水泵和電機(jī)的效率。
4.對(duì)于一個(gè)每周要工作5天，每天要工作8-10小時(shí)的空調(diào)系統(tǒng)，如果我采用恒流量中央空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)會(huì)非常的不合理和高能耗。
5.我們也要考慮水泵的揚(yáng)程以及地面的循環(huán)管道損失。
6.我們也要考慮水泵尺寸過大的影響。
7.如果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相似，我們就要考慮在其他的建筑形式以及不同環(huán)境條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。進(jìn)而得到所需數(shù)據(jù)分析。
結(jié)論
地源熱泵是一種高效的供熱技術(shù)，能夠減少二氧化碳的排放量，潛在的避免了化石燃料的燃燒而且具備一定的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。對(duì)于加熱特定的建筑空間，相對(duì)于其它供熱方式，地源熱泵系統(tǒng)顯著的減少了能源的使用。隨著環(huán)境的變化，地源熱泵系統(tǒng)可以進(jìn)行許多變化，而且在世界大部分地區(qū)適合使用地源熱泵。在選擇供熱模式時(shí)，考慮地源熱泵系統(tǒng)是非常重要的，如效率、排放量、經(jīng)濟(jì)性等方面。
開題報(bào)告表
課題名稱
采用U型地埋管換熱器的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
課題來源
自選
課題類型
DX
指導(dǎo)教師
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
專 業(yè)
當(dāng)今社會(huì)環(huán)境污染和能源危機(jī)嚴(yán)重地威脅著人類地生存與發(fā)展，如何理解這一問題已成為全人類的頭等課題。在這種背景下，以環(huán)保和節(jié)能為特征的綠色建筑和與之相應(yīng)地空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。而熱泵系統(tǒng)正是滿足這些要求的中央空調(diào)系統(tǒng)之一，地源源熱泵具有節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)已有多家地源熱泵的專業(yè)生產(chǎn)廠,地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)展。
地源熱泵技術(shù)是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對(duì)穩(wěn)定的特性，通過消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要供熱或加溫的地方，在夏天還可以將室內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移到低位熱源中，達(dá)到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源，可以取代鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調(diào)系統(tǒng)。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱，向建筑物供暖；夏季它向土壤、地下水或者地表水放熱，達(dá)到給建筑物降溫的目的。同時(shí)，它還可供應(yīng)生活用水，可謂一舉三得，是一種有效利用能源的方式。優(yōu)點(diǎn)是：①高效節(jié)能，穩(wěn)定可靠 ②無(wú)環(huán)境污染③一機(jī)多用④維護(hù)費(fèi)用低 ⑤使用壽命長(zhǎng)⑥節(jié)省空間。缺點(diǎn)是：地源熱泵的知識(shí)尚未完全普及，實(shí)施人員的技術(shù)水平參差不齊，加之地源熱泵系統(tǒng)高投入、低維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用的特點(diǎn)。地源熱泵的發(fā)展受到了一定限制。
本課題以現(xiàn)有條件，可按時(shí)完成。預(yù)期成果表現(xiàn)為設(shè)計(jì)圖紙和畢業(yè)論文。
研究?jī)?nèi)容：
1、 地源熱泵空調(diào)的特點(diǎn)，制冷性能分析，工況以及運(yùn)行方式，冷凝器和蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算，在設(shè)計(jì)工況下的制冷量，工質(zhì)流量，土壤換熱器水流量及管長(zhǎng)。同時(shí)計(jì)算制熱工況的供熱功率
2、系統(tǒng)溫度控制儀選擇、壓力控制器選擇、其他零部件選擇；
3、系統(tǒng)所有設(shè)計(jì)圖樣的繪制。
時(shí)間安排：
1、1—3周：查閱文獻(xiàn)，撰寫綜述；
2、4—7周：設(shè)計(jì)計(jì)算：隔熱計(jì)算、負(fù)荷計(jì)算、熱水產(chǎn)量計(jì)算、循環(huán)熱力計(jì)算、壓縮機(jī)選擇計(jì)算及說明、冷凝器設(shè)計(jì)計(jì)算、蒸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)算、輔助設(shè)備選擇計(jì)算、節(jié)流機(jī)構(gòu)選擇計(jì)算及說明；
3、8—10周：零部件選擇：溫度控制儀選擇、壓力控制器選擇、其他零部件選擇；
4、11—13周：設(shè)計(jì)圖樣：總裝圖、主要零部件圖、系統(tǒng)流程圖；
5、14—16周：整理數(shù)據(jù)，撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。
完成設(shè)計(jì)所具備的條件因素：實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，指導(dǎo)老師的指導(dǎo)等。
指導(dǎo)教師簽名： 日期：
（可加頁(yè)）
課題類型：（1）A—工程設(shè)計(jì)；B—技術(shù)開發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究；
（2）X——真實(shí)課題；Y——模擬課題；Z—虛擬課題
要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師意見書
課題名稱
采用U型地埋管換熱器的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)班級(jí)
學(xué)號(hào)
序號(hào)
評(píng)審項(xiàng)目
指 標(biāo)
滿分
評(píng)分
理
文
1
工作量、
工作態(tài)度
按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，難易程度和工作量符合教學(xué)要求；遵守紀(jì)律，學(xué)習(xí)認(rèn)真；作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，踏實(shí)肯干；善于與他人合作。
20
20
2
調(diào)查論證
能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)和調(diào)研；能較好地寫出開題報(bào)告；有綜合、收集和正確利用各種信息及獲取新知識(shí)的能力。
10
20
3
譯文
翻譯準(zhǔn)確，語(yǔ)句通順、流暢；譯文數(shù)量符合要求。
5
10
4
設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方案，分析與技能
設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方案科學(xué)合理；數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、處理正確；論據(jù)可靠，分析、論證充分；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、工藝可行、推導(dǎo)正確或程序運(yùn)行可靠；繪圖準(zhǔn)確、符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；有必要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益分析。
40
0
5
設(shè)計(jì)說明書論文質(zhì)量
綜述簡(jiǎn)練完整，有見解；立論正確，論據(jù)充分，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)合理；文理通順，技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，符合規(guī)范；圖表完備、正確。
20
40
6
創(chuàng)新
有創(chuàng)新意識(shí)，有獨(dú)特見解，設(shè)計(jì)（論文）有一定應(yīng)用價(jià)值。
5
10
是否同意參加答辯：
總 分
評(píng)語(yǔ)：
指導(dǎo)教師簽名：
日 期：
文獻(xiàn)綜述
題 目 采用U型地埋管換熱器的
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)班級(jí)
學(xué) 號(hào)
院 （系）
指導(dǎo)教師(職稱）
完成時(shí)間
地源熱泵技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
1 引言
目前由于能源消耗的急劇增加, 熱泵作為一種通過消耗少量高品位能源, 把熱量由低溫級(jí)上升到高溫級(jí)的特殊裝置而受到了人們的青睞。
地源熱泵( Ground source heat pump )也稱為地?zé)釤岜? Geothermal heat pump),它是以地源能(土壤、地下水、地表水、低溫地?zé)崴臀菜?作為熱泵夏季制冷的冷卻源、冬季采暖供熱的低溫?zé)嵩?同時(shí)是實(shí)現(xiàn)采暖、制冷和生活用水的一種系統(tǒng)它用來替代傳統(tǒng)的用制冷機(jī)和鍋爐進(jìn)行空調(diào)、采暖和供熱的模式,是改善城市大氣環(huán)境和節(jié)約能源的一種有效途徑,也是國(guó)內(nèi)地源能利用的一個(gè)新發(fā)展方向。
地源熱泵系統(tǒng)根據(jù)不同的構(gòu)成型式有不同的名稱: 地耦合式熱泵、土壤熱源熱泵、水源熱泵、地?zé)釤岜谩㈤]環(huán)熱泵、太陽(yáng)能熱泵、地源熱泵等。這些系統(tǒng)的工作原理基本相同。
2 地源熱泵工作原理
典型的地源熱泵是通過埋地?zé)峤粨Q器從土壤吸熱或向土壤放熱。夏季空調(diào)時(shí),室內(nèi)的余熱經(jīng)過熱泵轉(zhuǎn)移,并通過地埋換熱器釋放到土壤中,同時(shí)為冬季蓄存熱量;冬季供暖時(shí),通過地埋換熱器從土壤中取熱,經(jīng)過熱泵將熱量供給用戶,同時(shí), 在土壤中蓄存冷量,以備夏季空調(diào)用。此類熱泵主要包括三套系統(tǒng): 室外管網(wǎng)系統(tǒng)、熱泵工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)及室內(nèi)空調(diào)管網(wǎng)系統(tǒng)。
3 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀
3.1 國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀
1912年, 瑞士的H.Zoelly首次提出利用淺層地?zé)崮? 地源能)作為熱泵系統(tǒng)低溫?zé)嵩吹母拍?但由于當(dāng)時(shí)一次能源充足,用熱泵供暖的社會(huì)需求不足,導(dǎo)致熱泵技術(shù)沒有得到重視和發(fā)展。直到 1948年,H.Zoelly的專利技術(shù)才真正引起普遍的關(guān)注,尤其是歐洲和美國(guó)。20 世紀(jì)50年代,美國(guó)和歐洲國(guó)家開始研究和利用地源熱泵, 但當(dāng)時(shí)能源價(jià)格較低,使用熱泵系統(tǒng)并不經(jīng)濟(jì),因而沒有得到推廣。1974 年以來,由于石油危機(jī)的出現(xiàn)和環(huán)境的惡化, 引發(fā)了人們對(duì)新能源的開發(fā)和利用, 因此開始了地源熱泵的研究和利用。這一時(shí)期歐洲建立了許多采用水平盤管地下?lián)Q熱器的土壤源熱泵系統(tǒng)的研究平臺(tái)。自1974年起,瑞典、瑞士、荷蘭等國(guó)政府資助的示范工程逐步建立起來,地源熱泵技術(shù)也日趨完善。從熱泵技術(shù)來說,此時(shí)的地源熱泵系統(tǒng)大多直接利用地下水作為冷熱源,因此對(duì)地下水溫度有一定要求, 而且當(dāng)時(shí)的技術(shù)相對(duì)粗糙,甚至不設(shè)置回灌井。
20世紀(jì)70年代末到90年代初,美國(guó)開展了冷熱聯(lián)供地源熱泵的研究工作。這一時(shí)期,地源熱泵技術(shù)飛速發(fā)展并趨于成熟。美國(guó)的地源熱泵機(jī)組生產(chǎn)廠家也十分活躍,成立了全國(guó)地源熱泵生產(chǎn)商聯(lián)合會(huì),并逐步完善了工程安裝網(wǎng)絡(luò), 成為世界上地源熱泵機(jī)組生產(chǎn)和使用的大國(guó)。
3.2 國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀
我國(guó)具有較好的熱泵科研成果與應(yīng)用基礎(chǔ),20世紀(jì)50年代,天津大學(xué)的熱能研究所最早開展了熱泵方面的研究工作,并于1965年研制了我國(guó)第一臺(tái)水冷式熱泵空調(diào)機(jī)組。我國(guó)對(duì)土壤源熱泵的研究始于20世紀(jì)80年代,國(guó)內(nèi)的科研工作者相繼展開地源熱泵的研究和試驗(yàn)工作,各種試驗(yàn)研究工作主要由各大學(xué)進(jìn)行。雖然我國(guó)對(duì)地源熱泵的研究和應(yīng)用較晚,但發(fā)展勢(shì)頭很好,地源熱泵發(fā)展已列入國(guó)家新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展十五規(guī)劃。1978年-1999年,中國(guó)制冷學(xué)會(huì)第二專業(yè)委員會(huì)舉辦了9屆全國(guó)余熱制冷與熱泵技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議,在2001年寧波召開的全國(guó)熱泵和空調(diào)技術(shù)交流會(huì)和2002年在北京召開的國(guó)際熱泵會(huì)議上,國(guó)內(nèi)外有關(guān)人士開始關(guān)注中國(guó)這個(gè)很有發(fā)展?jié)摿Φ拇笫袌?chǎng)。近幾年來國(guó)內(nèi)加強(qiáng)了地?zé)嵩礋岜玫膽?yīng)用研究力度,自行研究和生產(chǎn)地源熱泵機(jī)組的廠家已達(dá)幾十家, 如山東的富爾達(dá)、北京的中科能等。另外國(guó)外很多知名公司已經(jīng)在中國(guó)設(shè)立了銷售部。目前我國(guó)地源熱泵工程正逐年增加,并取得了初步效果。
但從總體上看,中國(guó)地源熱泵的發(fā)展還不夠規(guī)范, 基礎(chǔ)研究上還有待于進(jìn)一步完善,行業(yè)之間缺少必要的合作交流,這些因素都或多或少影響著這項(xiàng)技術(shù)的推廣。但是根據(jù)綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)的要求,2008年的北京奧運(yùn)會(huì),在體 育場(chǎng)館、運(yùn)動(dòng)員村等奧運(yùn)會(huì)建筑中將廣泛采用太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉? 并將采用高效、清潔的常規(guī)能源利用技術(shù),將在一定程度上代表了國(guó)際上最先進(jìn)的用能方式,其產(chǎn)生的效應(yīng)將直接影響北京市未來能源利用的發(fā)展方向。同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)其他地區(qū)地源熱泵的發(fā)展也將產(chǎn)生一定的積極作用。
4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
4.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
國(guó)外對(duì)土壤源熱泵的研究主要集中在地下?lián)Q熱器,1946 年,美國(guó)進(jìn)行了12個(gè)地下?lián)Q熱器的研究項(xiàng)目,這些研究項(xiàng)目測(cè)試了埋地盤管的幾何尺寸、管間距、埋深等,并將熱電偶埋人地下,測(cè)試了土壤溫度隨時(shí)間變化和受傳熱過程影響的情況。1953年,美國(guó)電力協(xié)會(huì)的研究表明,以上這些試驗(yàn)還沒有提供可用于地下?lián)Q熱 器的設(shè)計(jì)方程。20世紀(jì)50年代初,英國(guó)安裝了用于住宅供暖的地源熱泵系統(tǒng)。
1974年,歐洲實(shí)施了30個(gè)工程開發(fā)研究項(xiàng)目,發(fā)展了地源熱泵的設(shè)計(jì)、安裝技術(shù)，并積累了運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。1971年—1978年,美國(guó)進(jìn)行了多種形式地下?lián)Q熱器的測(cè)試, 并引入太陽(yáng)能集熱器,組成混合土壤源熱泵系統(tǒng)這一時(shí)期開始采用塑料盤管代替金屬盤管。美國(guó)和歐洲國(guó)家設(shè)計(jì)安裝的土壤源熱泵系統(tǒng)大多參照類似的已建工程設(shè)計(jì)安裝,另一些工程的設(shè)計(jì)則采用估算方法。
目前,國(guó)外對(duì)土壤源熱泵的研究仍集中在地下?lián)Q熱器的傳熱性能上。地下?lián)Q熱器的設(shè)計(jì)、計(jì)算模型約30多種,對(duì)所有模型的建立,關(guān)鍵是求解巖土溫度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化,其基本模型有2種。?線熱源模型?圓柱熱源模型。
4.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
目前,國(guó)內(nèi)外的熱泵產(chǎn)品主要以風(fēng)冷熱泵和地源熱泵為主,輸出溫度大于60℃，以地源或低溫地?zé)崴?50℃以下)為熱源的高溫地源熱泵在國(guó)內(nèi)只有少數(shù)幾個(gè)單位在研制,如中科院廣州能源研究所、天津大學(xué)、清華大學(xué)等,廣州能源研究所于 2001年初率先推出了最高出水溫度可達(dá)75℃的高溫地源熱泵機(jī)組,并在近兩年里由其下屬公司一北京中科能源高科技有限公司在北京、廣州等地成功實(shí)施了十余個(gè)工程項(xiàng)目,涉及空調(diào)采暖、散熱器采暖、熱水供應(yīng)、地?zé)嵛菜疅峄厥绽玫榷喾N形式,取得了良好的運(yùn)行效果。
國(guó)內(nèi)對(duì)土壤源熱泵的研究主要集中在以下5個(gè)方面:地下?lián)Q熱器的傳熱計(jì)算模型的建立,地下?lián)Q熱器傳熱計(jì)算的模擬研究,地下?lián)Q熱器的篩選及埋地盤管合理管間距的理論分析,土壤凍結(jié)對(duì)地下?lián)Q熱器傳熱的影響,地下?lián)Q熱器間歇運(yùn)行工況的分析。
5 地源熱泵研究的一些問題
影響地源熱泵推廣應(yīng)用的主要原因?yàn)?
(1)土壤特性問題。地源熱泵系統(tǒng)的性能好壞與當(dāng)?shù)赝寥罒崽匦悦芮邢嚓P(guān),地?zé)嵩吹淖罴验g隔和深度取決于當(dāng)?shù)赝寥赖臒嵛镄院蜌夂驐l件。土壤的熱特性研究主要包括土壤的能量平衡、熱工性能、土壤中的傳熱與傳濕以及環(huán)境對(duì)土壤熱物性的影響等。
(2)地下?lián)Q熱器傳熱機(jī)理的理論研究繁多,但缺乏理論與實(shí)踐的有效結(jié)合,缺乏多環(huán)境下應(yīng)用技術(shù)的系統(tǒng)研究以及實(shí)際有效的強(qiáng)化傳熱方法。
(3)不同冷、熱負(fù)荷下,地下?lián)Q熱器與熱泵系統(tǒng)最佳匹配技術(shù)的研究不夠。20世紀(jì)90年代以來,地?zé)峥照{(diào)技術(shù)的研究熱點(diǎn)依然集中在地?zé)崮軗Q熱器的換熱機(jī)理、 強(qiáng)化換熱及熱泵系統(tǒng)與地?zé)崮軗Q熱器匹配等方面。與前一階段單純采用線源傳熱模型不同,最新的研究更多地開始關(guān)注相互耦合的傳熱、傳質(zhì)模型以更好地模擬地?zé)崮軗Q熱器的真實(shí)換熱情況; 同時(shí)開始研究采用熱物性更好的回填材料,以強(qiáng)化土壤埋管在土壤中的導(dǎo)熱過程,從而降低系統(tǒng)用于安裝土壤埋管的初投資;為進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng),國(guó)外有關(guān)地?zé)崮軗Q熱器與熱泵裝置的最佳匹配參數(shù)的研究也在開展。
(4)熱泵技術(shù)與其它技術(shù)的配合問題:地源熱泵技術(shù)是暖通空調(diào)技術(shù)與鉆井技術(shù)相結(jié)合的綜合技術(shù),兩者缺一不可,這要求工程組織者和工程技術(shù)人員能夠合理協(xié)調(diào)、做好充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。
(5)對(duì)環(huán)境的影響問題:目前地下水的回灌技術(shù)不完善,在一定程度上會(huì)影響以水為低位熱源的地源熱泵的進(jìn)一步推廣;此外土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)鉆井對(duì)土壤熱、 濕及鹽分遷移的影響研究有待進(jìn)一步深入,如何使不利因素減少到最小是必須考慮的問題。
6 結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,高效環(huán)保節(jié)能的供熱和制冷空調(diào)已成為城鎮(zhèn)居民的基本生活需求,市場(chǎng)前景很好。另外,由于形式多樣,安裝靈活, 地源熱泵將為我國(guó)中小城市,甚至廣大農(nóng)村人民生活質(zhì)量的提高做出貢獻(xiàn)。在地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用中,盡管還有許多技術(shù)問題需要解決,但由于其技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)和節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)點(diǎn),是建筑物供暖和制冷的合理可行選擇方案之一。在能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中,地源熱泵將倍受人們的重視與青睞。
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