地源热泵系统能源技术评估.doc

地源热泵系统能源技术评估 摘要：地源热泵空调系统以高效节能、环境污染小，运行稳定可靠等优点为节能和环保提出了一个新的发展方向。本文介绍了地源热泵系统的原理，通过案例对地源热泵系统进行分析，并提出了采用辅助冷却的地源热泵系统，进一步提高效率，达到节能的目的。 关键词：地源热泵 效率 辅助冷却 热经济性 Abstract: The ground source heat pump air-conditioning system has provided a new developing direction for energy efficiency and environmental protection technology with its advantages such as high efficiency, low environment pollution, stable running, etc. In this article, the author illustrates the mechanism of the GSHP technology, analyzes the exergy efficiency of GSHP through one case and provides supplement heat rejecter on GSHP. It will improve the exergy efficiency further to achieve the goal of energy saving. Keywords: ground source heat pump exergy efficiency supplement heat rejecter Thermo-economics 1.研究背景 随着经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供热和空调已经成为普遍的需求。在发达国家，供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25％～30％。据统计，我国历年建筑能耗在总能耗中的比例是19％～20％左右，平均值为19.8％。其中，用于暖通空调的能耗约占建筑能耗的85％[1]。热泵是通过做功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。建筑的空调系统一般应满足冬季的供热和夏季制冷两种相反的要求。传统的空调系统通常需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉）。建筑空调系统由于必须有冷源（制冷机），如果让它在冬季以热泵的模式运行，则可以省去锅炉和锅炉房，不但节省了初投资，而且全年仅采用电力这种清洁能源，大大减轻了供暖造成的大气污染问题。采用热泵技术为建筑物供热可大大降低供热的燃料消耗，不仅节能，同时也大大降低了燃烧矿物燃料而引起的CO2和其他污染物的排放。 热泵利用的低温热源如表1-1(以武汉为例)[2]所示。热泵按照所用的热源可分为空气源热泵、地表水源热泵、地下水源热泵、土壤源热泵等。其中的地表水源热泵、地下水源热泵、土壤源热泵由于都是利用储存于地下的太阳能，故统称为地源热泵。 表1-1 热源的评价准则 热源种类 地下水 土壤 地表水 空气 太阳能 热源温度 最高 22 24 28 38 最低 12 9 4 -4 温度与气候的关系 几乎可忽略不计 随所在深度不同而略有时延 时间上有延迟，甚至可结冰 完全有关 巨大 是否随时可得 几乎无限制 冬天土壤的单位热负荷可达很大 有限制，严寒时水温低，甚至结冰 受限制，在外界温度较低时，通常为双联运转 性能差 是否随处可得 受到严格控制，需要当局许可 取决于土壤块的大小和位置 受到强烈限制 无限制 取决于可安置集热器的屋顶或墙面 2.地源热泵系统 2.1地源热泵系统的原理 以建筑物空调（包括供热和制冷）为目的的热泵系统有许多种，例如有利用建筑通风系统的热量（冷量）的热回收型热泵和应用于大型建筑内部不同分区之间的水环热泵系统等。这里主要讨论利用周围环境作为空调冷热源的热泵系统。就其性质来分，国外的文献通常把它们分为空气源热泵 (Air-Source Heat Pump，ASHP) 和地源热泵（Ground-Source Heat Pump，GSHP）两大类。[3] 这里研究的主要为地源热泵。地源热泵利用大地（土壤、地层、地下水）作为热源。由于较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。此外，冬季通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。这在地源热泵系统中大地起