第一节 地源热泵技术概念
地源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,并采用热泵原理,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。 地源热泵机组工作原理就是在夏季,将建筑物中的热量转移到水源中,由于水源温度低于空气温度,所以可以高效地带走热量。而冬季,则从水源中提取热量,通过热泵系统提升热量能级后送到建筑物中。一般地源热泵消耗一份电能量,可得到4倍以上的热量或冷量,离心大型热泵可以达到5左右。 第二节 地源热泵中央空调系统的组成及功能
地源热泵供暖系统由地源能量采集系统、能量提升系统和能量释放系统三大部分组成。
⑴能量采集系统:通过能量采集系统将水源中所包含的能量(热量和冷量)采集出来,送
至地源热泵机组加以利用。它由水源水井、水源水抽取设备、水源水输送管道、水源水质处理设备和热交换设备构成。 钾霞石
⑵能量提升系统:通过能量提升系统将能量采集系统采集到的不可直接利用的低品位能量,转化成可直接利用的高品位能量。它由压缩机完成并通过制冷剂封闭环路和各种控制阀门实现其功能。 ⑶能量释放系统:通过能量释放系统将能量提升系统提升的能量传递到需要的场合。它由热交换设备、供暖水循环设备和末端能量释放设备组成。
第三节 地源热泵供暖(制冷)系统的工作原理
◎冬季采暖工作原理:在供热模式下,高压高温制冷剂气体(R22、R134a等)从压缩机压出后进入冷凝器,同时向经过冷凝器的空调末端循环水中排放热量,末端循环水被加热后形成采暖热源。而制冷剂冷却成高压液体,然后经热膨胀阀节流膨胀成低压液体进入蒸发器蒸发成低压蒸汽,蒸发过程中吸收水源水中的热量,制冷剂获得热量后变为饱和蒸汽又进入压缩机,压缩成高压气液体,如此循环不断的将水源水当中的热能提取出来形成热
源。地下水(水温在12-14℃左右)被吸收5℃-7℃的热量,降至5-7℃左右回灌地下,水在渗流过程中吸收地下土壤热量,温度又升至12℃,然后经过地下水流流走或再被抽取上来循环使用。(下附工作原理图)
地源热泵空调系统冬季采暖工作流程
①水源水→输水泵→纱网前置换热器→回到水源地;前置换热器→蒸发器→向蒸发器制冷剂一侧制冷剂释放热能(水源水热能被提取)→前置换热器。
②低温低压制冷剂液体→蒸发器→从蒸发器水源水一侧水源水提取热能pvb边角料→气化成低温低压蒸汽→被吸入压缩机→压缩机工作将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压蒸汽排出→冷凝器→向冷凝器空调循环水一侧释放热能→数字电视接收器低温高压液体→膨胀阀节流膨胀成低温低压液体。
③供暖循环水→冷凝器→与冷凝器制冷剂一侧的高温高压制冷剂交换热量被加热→空调水循环泵→冬季采暖用户。
以上过程完成从水源水中提取热能,提升能级后供给用户,以达到采暖的目的。
◎夏季制冷工作原理:在制冷模式时,高压高温的制冷剂气体从压缩机出来后进入水/制冷剂的冷凝器,向水中排放热量而冷却成高压液体,并使水温升高。到热膨胀阀进行节流膨胀成低压液体后进入蒸发器蒸发成低压蒸汽,同时吸收空气的(水)的热量。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高压气体,如此循环不已。此时,制冷环境需要的冷冻水在蒸发器中获得。(下附工作原理图)
地源热泵空调系统夏季制冷工作流程地源热泵空调系统夏季制冷工作流程
①空调循环水→蒸发器→与蒸发器制冷剂一侧的低温高压制冷剂液体交换热量被冷却→空调水循环泵→制冷空调用户。
②低温低压制冷剂液体织布机维修→蒸发器→从蒸发器空调循环水一侧空调水提取热能→气化成低温低压蒸汽→被吸入压缩机→压缩机工作将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压蒸汽排出→冷凝器→向冷凝器空调水源水一侧释放热能→低温高压液体→经膨胀阀节流膨胀成低
温低压液体。
③水源水→输水泵→冷凝器→外置换热器→回到水源地;外置换热器tsf过载保护→冷凝器→从冷凝器制冷剂一侧制冷剂吸收热能(水源水被加热)→外置换热器(释放热量)。
以上过程完成空调系统中的热能向水源水中的传递,用户室内温度降低,从而达到空调制冷的目的。
第四节 地源热泵系统供暖的特点
1、属可再生能源利用技术
地源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。所以说,地源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。
2、高效节能
地源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22℃,水体温度比环境空气温度高,所以热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。而夏季水体为12-35℃,水体温度比环境空气温度低,所以制冷的冷凝温度降低,使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式,机组效率提高。可节约30~40%的供热制冷空调的运行费用。
3、运行稳定可靠
地下水的温度一年四季相对稳定,波动的范围很小。是很好的热泵热源和空调冷源,地下水体温度较恒定的特性,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。
4、环境效益显著
地源热泵部分使用电能,电能本身为一种清洁的能源。地源热泵机组工作时无任何燃烧过程,不会造成任何污染。而封闭循环的地下水利用,只提取能量,也不会造成地下水的污染。相同制热量,设计良好的地源热泵机组的电力消耗,与空气源热泵相比,节能30%以上;与电供暖相比,节能70%以上。
地源热泵机组的运行没有任何污染,可以建造在任何场所,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。
5、一机多用,应用范围广
地源热泵系统可供暖、空调,还可供生活热水,一机多用。特别是对于同时需要供热和制冷要求的建筑物,地源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源,而且用一套设备可以同时满足供热和制冷的要求,减少了设备的初投资。地源热泵系统可广泛应用于各种建筑物的采暖空调场合。
6、自动运行,使用寿命长
地源热泵机组由于工况稳定,机组运行简单可靠,维护费用低;自动控制程度高,中小型机组使用寿命一般可达20年,大型机组可达25年以上。
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