毕业设计（论文）-地源热泵系统在办公建筑物空调中应用分析计算.doc

摘要地源热泵系统就是以大地(土壤、地层等)为冷热源的土壤源热泵。其基本结构可分三个部分。水源热泵机组、空调末端装置和地下埋管。在地表以下埋藏着若干段长寿命，高强度的塑料管道，在冬季管道里循环的水或防冻剂溶液从土壤里吸收热量传递给热泵，在夏季将热量从热泵传递回土壤中去。这些塑料管道就相当于一个地下换热器，这个地下换热器根据可利用区域的地质特点，既可水平放置又可垂直放置；同时根据可利用区域的面积大小，既可串联排布又可并联排布。但是，由于理论研究的相对滞后、地理条件的差异、经济发展水平总体较低等原因，加上土壤源热泵应用的局限性，这些因素都在一定程度上阻碍了土壤源热泵技术在我国的应用。但是，在节能、环保意识日益深入人心的今天，随着人们对土壤源热泵技术认识的逐步加深，以及该技术的日益成熟，土壤源热泵在我国的应用一定会越来越多。关键词：地源热泵蒸发器冷凝器合肥工业大学本科毕业论文AbstractGroundsourceheatpumpsystemistotheearth(thesoil,strata,etc.)forthegroundsourceheatpumphotandcoldsources.Thebasicstructurecanbedividedintothreeparts.Watersourceheatpumpunits,airconditioningterminalunitsandundergroundburied.Buriedbelowthesurfaceseveralparagraphslonglife,highstrengthplasticpipes,pipesinthewinter,waterorantifreezesolutioncirculatingfromthesoilabsorptionofheattransfertotheheatpump,heatfromtheheatinthesummertransferbacktothesoil.Theplasticpipeisequivalenttoanundergroundheatexchanger,theundergroundheatexchangercanbeusedaccordingtothegeologicalcharacteristicsoftheregion,notonlyhorizontallybutalsovertically；alsocanbeusedaccordingtoregionsize,arrangedinseriescaneitherarrangedinparallel.However,theoreticalresearchislaggingbehind,geographicaldifferences,theoveralllowlevelofeconomicdevelopmentandotherreasons,coupledwiththelimitationsofgroundsourceheatpumpapplications,thesefactorsweretosomeextenthinderedthegroundsourceheatpumptechnologyapplicationinChina.However,inenergyconservation,environmentalawarenessincreasinglytakingroottoday,aspeopleontheground-sourceheatpumptechnologygraduallydeepenedunderstanding,andbecomemoresophisticatedthetechnology,groundsourceheatpumpapplicationinChinamustbemoreandmore.Keywords:GroundSourceHeatPumpEvaporatorCondenser合肥工业大学本科毕业论文目录引言-1第一章绪论-21.1历史发展-21.1.1国外的发展-41.1.2国内的发展-61.2特点-8第二章热泵-102.1热泵循环-102.1.1热泵-102.1.2热泵循环-132.2.3热泵的分类-152.2地源热泵系统-162.2.1地源热泵的含义-162.2.1地源热泵的工作原理-18第三章地源热泵在办公室的设计-193.1热泵设备的确定-193.1.1气象条件-193.1.1热泵机组的选择-203.1.3性能指标的计算-203.2地下换热器的设计-203.2.1换热量计算-203.2.2U型埋管管径和管材及长度的确定-213.2.3钻孔间距及钻孔数量的确定-213.2.4埋管方式及连接方式-213.3分机盘管机组设计-213.3.1湿负荷的确定-213.3.2新风量的确定-223.3.3送风量的确定-223.3.4分机盘管机组的选择-22合肥工业大学本科毕业论文第四章地源热泵节能及经济性分析-234.1节能-234.2经济性-234.2.1制热工况运行经济性分析-234.2.2制热工况运行经济性分析-23结论-24参考文献-24谢辞-24合肥工业大学本科毕业论文1引言大地蓄有无穷无尽的热量。在地面以下一定的深度，土壤温度比较稳定，终年波动幅度小，且对大气温度变化来说，有时间延迟和峰值衰减的作用。土壤源热泵就是利用土壤的这些特性，通过消耗少量的电能，就能从土壤中提取冷量，夏季供给建筑物空调冷冻水；或从地下采集热量，供给建筑物冬季采暖热媒。土壤源热泵可降低制冷、供热设备的能源消耗，减少空调系统运行费用，甚至还可省去锅炉，避免消耗大量的矿物燃料，及减少由此产生的温室气体，不会造成对大气环境的污染和破坏，是一种利用可再生能源的绿色空调。因此土壤源热泵日益受到重视。在我国，一些关于土壤源热泵系统的动态性能与节能潜力的基础研究，得到了一定程度的发展。但是，我国对土壤源热泵系统的研究，仍然处于起步阶段，尚无成熟的设计规范与运行经验总结。相对于空气源水冷热泵机组而言，土壤源热泵系统的初投资一般较高，若系统设计不合理或匹配不当，会导致较高的运行费用，从而影响其节能的效果和使用的经济性。因此，必须研究土壤源热泵系统应用的经济性是具有十分重要的意义。空调用热泵往往兼有制冷和制热功能，且大大降低一次能源的消耗，为了比较在进行采暖时能源的利用率，表列举了不同热量提供方式的性能系数。由此可知在采暖方面，热泵是一种有效节能手段，这也是为什么热泵技术和产品得到广泛普及和应用的原因。表不同热量提供方式的能源利用率热量提供方式燃油炉燃气炉电取暖热泵性能系数0.700.900.800.951.0>2.8合肥工业大学本科毕业论文2第一章绪论.热泵的历史与发展1.1.1国外的发展地源热泵的历史可以追溯到1912年瑞士的一个专利，其技术的提出始于英、美两国。大约20世纪50年代初，美、英开始研究采用地下盘管作为热源的家庭用热泵。20纪70年代，石油危机把人们的注意力集中到了节能、高效益用能上，地源热泵的研究进人高潮；20世纪80年代初，欧洲先后召开了5次大型的地源热泵专题国际学术会议。美国在能源部的直接资助下开展了大规模的研究，为地源热泵的推广起到了重要的作用；到了90年代，计算机的发展又给地源热泵的计算和设计带来了极大的便利，人们对地源热泵的应用及理论和实验研究得到大量的实际运行经验和计算机模型，逐渐形成一整套成型的设计方法和一系列确定地下换热器尺寸的软件。而地源热泵真正意义上的商业应用也只有近十几年的历史。如美国，到1985年为止全国共有1.4万台地源热泵，而1997年就安装了4.5万台，到目前为止共安装了40万台，而且每年在以10%的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统己占空调总保有量的19%，其中在新建建筑中占30%。美国计划到2001年达到每年安装40万台地源热泵的目标，届时将降低温室气体排放100万吨，相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植树木100万英亩，年节约能源费用达4.2亿美元。此后，每年节约能源费用再增加1.7亿美元。热泵技术越来越引起人们的重视。1.1.2国内的发展我国的地源热泵事业近几年已开始起步，而且发展势头良好。越来越多的中国用户开始熟悉地源热泵，并且对其应用产生了浓厚的兴趣，可以预计中国的地源热泵市场前景广阔。美国能源部和中国科技部于1997年11月签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其中主要内容之一就是“地源热泵”，该项目拟在中国的北京、宁波和广州3个城市各建一座使用地源热泵进行供暖制冷的商业建筑，以推广运用这种“绿色技术”。缓解中国对煤炭和石油的依赖程度，从而达到能源资源多元化的目的。与此同时，科技部委托的中国企业公正酝酿将美国的地源热泵技术及设备引进中国市场，这将促进我国地源热泵技术的市场化产业化的发展，并使我国地源热泵的研究开发尽快跟上国际潮流，因此我们有理由相信，在充分学习借鉴国外先进技术和运行经验的基础上，在各级政府的有力支持下，中国的科技界与企业界携手共进，依靠自己的力量完全有能力在不长的时间内开拓出具有中国特色的地源热泵产业。合肥工业大学本科毕业论文3热泵发展到今天，制热温度低于的热泵已较成熟且由于部件和工质基本与制冷设备通用，应用也最广泛制热温度在之间的热泵，其工业化应用的领域正在逐步拓展，相关部件及工质体系正在完善。制冷温度大于的热泵其大规模应用还有较多技术问题需解决，应用领域也有待开拓。.2地源热泵的特点(1)是可再生能源利用技术:地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源是一种低温位热能，就象一个巨大的太阳能集热器，地表浅层收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，量大面广、无处不在。夏季热泵将室内多余的热量释放给地下岩层蓄存起来，冬季再将其从地下抽取出来送到室内。且仅采用电力这种清洁能源，没有燃油、燃煤污染；没有排烟、没有废弃物；不消耗水资源，不污染地下物质；又排除了噪音的污染，是一种理想的“绿色技术”，符合当前的可持续发展要求。(2)属经济有效的节能技术:与目前使用较为广泛的空气源热泵相比，地源热泵的节能效果非常明显。传统的空气源热泵系统，工质为空气，换热性能较差，夏天空气温度过高，不利于冷凝器向空气放热；而冬天气温过低，不利于蒸发器从空气中吸收热量。同时，昼夜气温较大幅度的变化也特别不利于热泵系统的高效、稳定运行。而地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，而且大地的换热性能要远远优于空气。另外地源热泵的地下换热器无需除霜，和空气源热泵系统相比能减少大约13%的除霜能耗。这种热力特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%。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，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户供热制冷空调运行费用的30%。(3)环境效益显著:地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比减少40%以上，与电供暖相比减少70%以上，如果结合其它节能措施，那么节能减排会更明显。制造方面，地源泵也采用制冷剂，但是其充灌量比常规空调装置减少25%；安装施工方面，由于采取自含式系统(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。在运行方面，由于该装置的运行无燃烧热泵的性能指标无排烟，也不产生废弃物，既不需要堆放燃料废物的场地，也不用远距离输送热量，因此基本不会产生任何污染，可以放心的建造在居民区内。据不完全统计，美国2001年地源热泵的安装量达到了40万台，带来的环保效应是降低温室气体排放1百万吨，相当于减少50万辆汽车的污染