地源热泵系统防冻液的选择.pdf

地源热泵系统防冻液的选择 1,2 2 2 1 文/曲云霞 张林华 方肇洪 李安桂 （1西安建筑科技大学，2山东建筑工程学院） 摘 要：研究和比较了氯化钠、氯化钙、甲醇、乙醇、乙 二醇、醋酸钾、碳酸钾七种防冻液的特性，包括它们的传热 性能、腐蚀性、价格、对人体的毒性、泄漏及潜在的火灾风 险等。指出了地源热泵系统选择防冻液应考虑的主要因素。 关键词：热泵 防冻液 腐蚀 毒性 泄漏 环境影响 1前言 2防冻液的特性 地源热泵是一种以电为动力的系统，它利用地下土壤相对恒定的 2.1凝固点 温度，以低廉的运行成本为建筑物提供冷量、热量和生活热水。地源 为使地热换热器的传热介质在 热泵 （ground-coupled heat pump）系统，是由一组埋于地下的高 系统运行过程中不冻结，必须选择 强度塑料管回路与热泵构成，水或防冻剂溶液通过管路进行循环。因 合适的防冻液及适宜的浓度。一般 此该系统也称为闭式环路地源热泵系统，以区别于利用地下水或地表 建议防冻液的凝固点必须比热泵要 [1] 水为冷热源的开式系统。夏季循环液将室内热量释放给地下岩土层， 求的最低入口温度低5℃～9℃ 。 冬季将岩土层的热量提取出来释放给室内空气。在地表一定深度以 可使用防冻液的热物性表确定防冻 下，岩土的温度基本恒定，它不受大气环境温度的影响，因此这种地 液的凝固点温度。根据防冻液的工 源热泵系统的效率比空气源热泵的效率要高，又不受地下水资源的限 作温度确定防冻液的浓度。防冻液 制，它在欧美发达国家已得到了广泛的应用。 的浓度越高，它的比热越小，因此 冬季当利用地源热泵制热时，若土壤温度较低，或在以采暖负荷 输送一定冷量所需的流量增加，泵 为主的地区，则进入热泵机组的循环液的温度可能会降至水的冰点以 的耗功量也随之增加。 下，因此必须采用防冻液作为循环介质。由于用地下岩土作为热源或 2.2系统的投资和运行费 热汇，因此防冻液有可能因泄漏或溢出而进入土壤、地表水或地下 与空气源热泵不同的是空气源 水；有些防冻液对人或动物有潜在的毒性；而有一些是易燃的，特别 热泵使用的是制冷剂-空气换热器， 是在安装期间，它们以高浓度的形式存在，因此具有火灾和爆炸的危 而地源热泵使用的是制冷剂-液体 险。由于地源热泵系统设计使用多年，因此管道及设备的腐蚀也是存 换热器。由于不同的防冻液的热物 在的问题。 性不同，在相同负荷前提下，所需 目前，国内对地源热泵仍处于研究阶段，有关实际应用方面的实 的热泵换热器的面积不同，因此系 例较少，特别是对防冻液特性研究则更少。由于防冻液的性质对机组 统的初投资及运行费用也不同。 的出力、系统的运行费用以及环境、人体健康、安全等方面都有重要 采用不同防冻液的热泵系统的 影响，因此选择合适的防冻液是保证系统运行良好的关键之一。本文 费用可以从以下几个方面来讨论。 讨论了可以在地源热泵系统中使用的防冻液的一些特性及其有关的注 一是介质流量相同时热泵换热器的 意事项。讨论的防冻液包括氯化钙、氯化钠、乙醇、乙二醇、甲醇、 传热能力及相同负荷时所需地下换 醋酸钾、碳酸钾溶液。防冻液的选择须考虑以下几个因素：流体的凝