1、PDF外文：http:/ 1 页，共 10 页 中文 4830 字 出处： Journal of Sustainable Development, 2009, 2(2): P14 节能技术 空气热源泵与地源热泵 吴如群 环境政策办公室 墨尔本大学， 土地和环境学院 维多利亚 3010，澳大利亚 电话： 61433713541，邮箱： r.wu6pgrad.unimelb.edu.au 摘要 ： 热泵是新名词。它使用“免费能源” 收集土壤中或空气中的热能来加热和冷却。主要有两种热泵 空气源
2、热泵和地源 热 泵。它们是怎么工作的 ?每一个系统有什么特点 ?他们如何比较呢 ?首先 ,类似这样的问题“什么是热泵系统 ,它如何工作 ,什么是空气源热泵，什么是地源热泵”会得到回应。然后从技术参数到社会、实用、经济参数来详细的比较地源热泵和空气源热泵。最后 ,总结这些参数来决定哪一种热泵就会在不同条件下更优越。 关键词： 热泵、能效、空气源热泵、地源热泵 命名： Qe: 冷凝放热量率 ,kJ s-1 Qc: 浓缩心率 ,kJ s-1 W: 压缩机输入能量 ， kw COP: 制冷系数 m: 质量流量 ， kg s-1 h:焓 ， k
3、J kg-1 Q: 传热速率 ， kg s-1 Uc/e Ac/e: 综合传热系数对 凝汽器或蒸发器 , kW oC-1 K: 恒量，等同于 Ue Ae / Uc Ac. Tc: 寒冷地区温度（热源） , Th: 温暖地区温度（散热器） ， Tre: 蒸发器内制冷剂温度 ， Trc: 冷凝器内制冷剂温度， Teout： 蒸发器液体出口温度 ， Tcout: 冷却器流体出口温度， 1、 简介 物理定律告诉我们热量通常从热的一方传到冷的一方。但我们能够在夏天将热量从我们凉爽的房屋转移到比它热的室外环境
4、中呢？还有我们如何能够在冬天从寒冷的室外提取热量到温暖的室内呢？如果我们使用热泵，答案是肯定的 ,。热 泵这样工作的 -在耗能的形式下通过本质的“抽”来加热温度 ,将其从冰冷的一方下传到一个更暖和的一方，通常是以电力的形式。最常见的热泵是空气源热泵，用来传递室内和室外空气之间的热能。地源热泵（ GSHPs) 在 20世纪 40年代末已经开始使用 ,他们用这些恒温的地表作为交换媒介代替室外空气温度。 2、 背景 2.1 热泵 第 2 页，共 10 页 热泵 (蒸气压缩热泵 )通过循环流动相变物质传热 ,而这种被称为制冷剂的物质是通过蒸
5、发和冷凝一个周期来实现的（图 1）。一个压缩泵的制冷剂在两个换热器盘管中。在第一个盘管中 ,制冷剂在低压下蒸发并吸收高 温热源热量，在去往另一个盘管的途中被压缩。在那里形成高压环境。在这个时候，它就会释放热量到初期周期的热量收集槽 (NRCOEE,2004,p.4). （图 1. 基本气体压缩循环） 资料来源 :NRCOEE(自然资源 -能源效率加拿大办公室 ),2004年 ,第 610、 620页 2.2 能源平衡和热泵的效率 来源于热力学定律 ,热泵系统的能量平衡关系式是 : Qc = Qe + W
6、 Qe 是蒸发器的热吸收速率 ； Qc 是冷凝器释放出的 热量（图 1） 蒸汽压缩制冷循环的操作温度是确立在寒冷地区的 Tc 温度和温暖地区排出的 Tc 温度。蒸发器的制冷温度必须小于 Tc温度，并且冷凝器的制冷温度必须高于 Th温度来实现热传递（图 2）。
7、;图 2a、蒸汽 -压缩制冷循环 T-S图 资料来源： Queen 大学实验室， 2007年 第 3 页，共 10 页 图 2b、蒸汽 -压缩制冷循环 P-h图 资料来源：拉德马特， 2005年 当流体通过蒸发器和冷凝器时，它们是两种热交换器用来交换制冷剂跟周围流体的热量。而热量从制冷剂到冷凝器中周围流体的传递速率 Q = m * h = U ALMT &
8、nbsp; 这里的 m 是制冷剂的质量流率； h 是制冷剂的焓变； U被叫做全部的热传递系数； A 是分离流体通过的热传递的表面积； LMT 是两流体温度的平均差。 这个典型的参数被用来描述一个热泵的性能，就是性能系数（ COP）。它就是传递给散热器的热量（有效输出功）与驱动压缩机的工作量（全部输入功）的压缩比。（雷诺方程， 1997 年， pp287-299） COP =Qc/W=Qc/（ Qc Qe） =1/（ 1-Qe / Qc）
9、 3、空气源热泵 当今空气源热泵是最为广泛使用的热泵，环境空气是自由免费的也是广泛的。对热泵来说它是最普遍的热源。 在空气 -空气热泵系统中，热量从室内空气中移出，然后传到室外在冷却循环中，而反方向就是在进行热循环（图 3）。 图 3、 ASHP 分系统 资料来源 :EERE(能源效率和可再生能源 ),2008a 申请， ASHP是典型的屋顶单元不论是完全包装过的还是分裂包装过的系统。分裂包装热泵设计有一个空气处理单元位于空气调节房间内，而冷凝器和压缩机被包装称 为户外装置在屋顶上。包装系统通常包括盘管和室外风扇。冷空气或是热空气通过管道系统被转到内部在那突出穿过一堵墙或是屋顶（ EERE,2008）。 事实上 ,空气源热泵的容量与性能会随环境温度减小而迅速减少在加热时的季节 ,还有在寒冷季
