空调技术新进展：水源热泵--PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,空调技术新进展,水源热泵,一 空调采暖发展历程,二十世纪八十年代以前,北方,-,燃煤锅炉 南方,-,水冷机组,八十年代至九十年代,溴化锂机组、风冷机组,;,机组的容量范围增大,二十世纪九十年代以后,从煤、石油取暖过渡到以天然气及电等清洁能源,从可持续发展的角度看，必须提高能源利用效率或者寻找可以再生的能源，目前水源热泵机组就是比较理想的一种设备,。,发展历程,热泵的历史可以追朔到,1912,年瑞士的一个专利，而热泵的商业应用也只有近十几年的历史,1998,年美国商业建筑中地源热泵系统已占新建筑中空调总保有量的,30,。,中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家,1999,年为家用的供热装置中，地源热泵所占比例，瑞士为,96,，奥地利为,38,。,我国,:,50,年代，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。,上世纪,90,年代开始国内空调设备生产厂家纷纷推出,了各式各样的水源热泵产品，目前已经成为华北和,中原地区空调系统的一大热点。,分离式水源热泵机组,小型水,-,水式水源热泵机组,整体水源热泵机组,大型水水水源热泵机组,二 工作原理,水源热泵技术是利用地球表面浅层水源（地下水、河流和湖泊）中吸收的太阳能和地热能而形成的低位热能资源，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。简单说，就是以地下水作为冷热,“,源体,”,，在冬季利用热泵吸收其热量向建筑物供暖，在夏季热泵将吸收到的热量向其排放、实现对建筑物供冷。只应用一个硬件系统，通过在不同季节进行冷凝器和蒸发器的转换，就可以完成制冷与制热功能的转换。,通常水源热泵消耗,1kW,的能量，用户可以得到,4kW,以上的热量或冷量。,深井回灌的水源热泵系统的基本原理,地下水从深,井,1,中抽出,进入板式热,交换器,2,，,与楼内循环,水系统的水,换热后，再,通过深井,3,排到地下。,循环水系统,经住宅楼内,管网送入各,户，经各户,的水源热泵,产生热水（,冬季）或冷,水（夏季）,送入末端装,置，满足供,热或空调的,要求。,三 系统种类,1.ASHRAE,分类法,根据,ASHRAE Handbook:HVAC Applications.,（,1995,）,的分类，将地热能资源按温度范围不同分为三类，其中地,源热泵应用类包括了水源热泵的两种方式：地下水源和地,表水源热泵。,GC,SW,GC,CW,.,欧洲分类法,北欧及中欧部分国家倡导利用浅层地热以及地下蓄能为建筑物提供冬夏季供暖及空调，这些国家更为关注地下季节性蓄能应用，将水源热泵中的地下水源热泵方式归类于地下季节性蓄能应用领域。如下图所示：,含水层蓄能应用深井回灌式水源热泵两者涉及的系统地下部分的施工工艺、设计原则以及相关的理论大致相同前者季节性地灌入地表水以供对应季节使用，后者灌入热泵出口冷（热）水,三 性能分析,水源热泵的优点,属可再生能源利用技术,水源热泵技术利用地下水以及地表水源的过程当中，不会引起区域性,的地下以及地表水污染。,属经济有效的节能技术,地球表面或浅层水源的温度一年四季相对稳定，一般为,10,25,，冬,季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，效率显著高于空气源,热泵，是很好的热泵热源和空调冷源。,环境效益显著,节能的设备本身的污染就小。制冷剂泄漏机率低。,运行稳定可靠,系统较简单，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低,一机多用，应用范围广,水源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统,可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。,四 水源热泵的制约因素,(1),可利用的水源条件限制,不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键,;,开式系统，水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。闭式系统一般成本较高。,(2),水层的地理结构的限制从地下抽水回灌的使用，必须考虑到使用地的地质的结构,(3),投资的经济性,在不同地区不同需求的条件下，水源热泵的投资经济性会有所不同。,(4),深井回灌式水源热泵的回灌问题。向地下回灌比取水要困难，回灌能力受当地水文地质条件、回灌工艺的限制。,五 国内外研究进展,目前美国和国内的科研机构对于深井水源热泵（,GWHP,）应用工程的研究，,多集中于地面以上部分，即热泵机组运行效率分析，和循环系统的优化设计,及长年运行分析等。,M.J.Hatten,提出有必要进行地下含水层的地质分析，及井的尺寸,的合理设计和系统设计应满足未来增长的负荷需求，应考虑井的,供水和回灌能力在长时间运行后的下降。但没有给出关于前期勘,察设计的理论依据。,A.L.,Snijders,认为为避免回灌水对抽水井井水的影响，应令两井,之间保持一定的距离，但距离大小的确定没有进一步的论述。,美国的,B.R.Meloy,提及系统运行中所遇到的问题：,1,井壁出现结垢现象，需定期清洗。,2,换热器亦出现结垢，需定期清洗。,3,设计中没有考虑系统运行损耗。,天津大学地热研究培训中心的,Li,Xinguo,分析了水源热泵机组在建筑物,冷热负荷共存时的运行工况，我国张昆峰等得出不同埋管尺寸，不同,水循环方式以及各种工况下运行参数对热泵性能和取热量的影响，并,分析了井水流量及温度对热泵机组性能的影响。,六 实例介绍,北京某公寓深井回灌式分户水源热泵系统,北京某高档住宅式公寓，三座塔式建筑，地上最高,32,层，地下,3,层。该公寓整个建筑的空调采暖方式采用深井回灌式水源热泵中央空调系统。公寓住宅采用户式水源热泵机组，全空气系统，无组织进新风。外部冷热源采用深井抽取回灌技术。井水出水温度恒定在,12,14,之间。,4,口井，,2,口抽取，,2,口回灌。为保证回灌效果，采用加压回灌方式。深井水通过板式换热器与水源热泵环路进行热交换，提供冷源和热源。,七 前景展望,目前，世界看好中国的市场。,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，其中主要内容之一是“地源热泵”，该项目拟在中国的北京、杭州和广州,3,个城市各建一座采用地源热泵供暖空调的商业建筑，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。据称“华亭嘉园”即是此项目的应用。,2000,年,6,月至日，在北京由国家科学技术部高新技术开发与产业化司召开了中美地热泵技术交流会，会议的主题就是“提供运用地热泵技术为住宅小区或公用楼宇采暖制冷，大幅降低运行费用的节能解决方案”。,再见,Groundwater heat pumps,GWHPs,地下水热泵系统，也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。,Surface-water heat pumps,SWHPs,地表水热泵系统。,Horizontal ground-coupled heat pump,水平埋管地源热泵系统,(b)Vertical borehole ground-coupled,heat pump,垂直埋管地源热泵系统,Standing column well heat pumps,SCW,单井换热热井，,也就是单管型垂直埋管地源热泵，在国外常称为,热井,。,