文献综述--采用冰盘管蓄冷的地热泵空调系统设计

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1、 文献综述 题 目采用冰盘管蓄冷的地热泵空调系统设计 学生姓名 专业班级 热能与动力工程 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师(职称) （副教授） 完成时间 1 采用冰盘管蓄冷的地热泵空调系统设计 摘要：冰蓄冷和水源热泵是两种截然不同的技术，两种技术如能结合在一起，将 带来更大的节能效益。 本文分析了目前国内外地源热泵与冰蓄冷空调系统的研究 现状、技术优点及存的问题。进而论述了两者联合运行的必要性，好处及新的趋 势。 关键词：冰蓄冷空调系统 水源热泵 节能 1.水源热泵技术发展与应用 1.1 国外水源热泵发展特点 在国外,水源热泵系统又习惯称作闭式环路水源热泵系统。60 年代开始在美 国

2、提出以后 ,经过 30 年不断改进和发展,技术日趋成熟,其产品已逐渐商品化,至 今已经在北美建筑中应用了40多年到目前为止已安装了400 , 000多台,而且每年 以 10%的速度稳步增长。1998 年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有 量的 19%,其中新建筑中 30%。 美国地源热泵工业已经成立了美国地源热泵协会, 该协会在近年中将投入一亿美元从事开发、研究和推广工作。美国计划到 2010 年达到每年安装40万台地源热泵的目标,其中,水源热泵占15 % ,届时将降低温室 气体排放 1 百万吨,相当于减少 50 万辆汽车的污染物排放或种植树 1 百万英亩, 年节约能源费用达 4.2 亿

3、美元,此后,每年节约能源费用再增加 1.7 亿美元。 美国的 水源热泵的研究和应用更偏重用于住宅和商业小型系统(20RT 以下),多采用水- 空气系统。 在大型建筑方面,美国推行 WLHP 系统,即水环热泵系统。与美国的 地源热泵发展有所不同,中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用 浅层地热资源 ,地下土壤埋盘管(埋深400 米深)的地源热泵,用于室内地板辐射 供及提供生活热水。据 1999 年的统计,为家用的供热装置中,地源热泵所占比例, 瑞士 96%,奥地利为 38% ,丹麦为 27%。同时,中、北欧海水源热泵的研究和应用 也比较多。日本在进 70 年代后水源热泵的应用和推广走在

4、了世界的前头。东芝、 三菱电机、PMAC 公司均有水源热泵产品出售,东京、名古屋、横滨等城市在 70 2 年代初就有很多采用闭式环路水源热泵空调系统的工程实例，例如新日建大厦、 名古屋大厦平和东京大厦等。 1.2 国内水源热泵发展现状 中国最早在 50 年代,就曾在上海、天津等地尝试夏取冬灌的方式抽取地下水 制冷,天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究,1965 年研 制成功国内第一台水冷式热泵空调机。目前,国内的清华大学、天津大学、重庆 建筑大学、天津商学院、中国科学院广州能源研究所等多家大学和研究机构都在 对水源热泵进行研究。 其中清华大学在多工况水源热泵经过多年的研究已形

5、成产 业化的成果 ,已建成数个示范工程。 国内的水源热泵制造厂商中,清华同方人工环 境设备公司、山东海阳富尔达是比较早的水源热泵制造厂家,但目前也有相当多 的制冷空调厂家将其普通的水冷机组改造为水源热泵。自 80 年代以来,我国采用 水源热泵空调系统的建筑也逐年增多。目前,在深圳,上海,北京以及一些中小城市 均有工程实例,例如北京天安大厦、西安建国饭店、青岛华侨饭店、深圳同贸大 厦等均采用了闭式环路水源热泵空调系统。北京在 2008 年奥运会期间,充分利用 得天独厚的地热条件,发挥地热温泉的清洁能源优势和保健作用,相继将一些先进 的技术,如地热尾水回灌、水源热泵等应用到地热供暖系统上,同时水源

6、热泵式中 央空调已成为 2008 年北京奥运会指定选用的空调型式。 在未来的几年中,中国面 临着巨大的能源压力。为了适应市场要求和参加国际竞争,我们必须加快中国品 牌的水源热泵的产业化研究开发1。 1.3 水源热泵技术的工作原理 水源热泵技术2是利用地球表面浅层水源中吸收的太阳能和地热能而形成 的低温低位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能 向高位热能转移的一种技术。水源热泵机组工作的大致原理是，夏季将建筑物中 的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则 从水源中提取热量。 其具体工作原理如下：在制冷模式时，高温高压的制冷剂 气体从压缩机出来进入冷凝器，制冷剂向冷却水（地下水）中放出热量,形成高 温高压液体，并使冷却水水温升高。制冷剂再经过膨胀阀膨胀成低温低压液体， 进入蒸发器吸收冷冻（建筑制冷用水）中的热量，蒸发成低压蒸汽，并使冷冻水 水温降