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1、第21卷 第2期世 界 地 质Vol.21No.22002年6月WORLDGEOLOGYJun.2002地源热泵技术及其发展陈洪泳,殷 琨,庄迎春(吉林大学建设工程学院,吉林长春 130026)摘要:地源热泵主要由四个部件组成:即压缩机、冷凝器、膨胀器和调节阀。而地热泵系统的设计主要包括地上和地下系统的设计,地下系统有开放式、封闭式和混合式三种,可根据实际情况来选择;地上系统的设计主要有风机盘管系统、地板式采暖系统、混合散热系统和中央空调系统的设计。关键词:地源热泵;结构;地上系统;地下系统中图分类号:TQ523 文献标识码:A 文章编号:1004
2、5589(2002)0202030526地热是一种可再生的自然能源。据估计,全世界地热资源总量约为1.45×10J,相当12①于4948×10t标准煤。尽管目前它的应用还不能像传统能源(煤、石油、天然气、水力能和核能)那样广泛,但由于地壳里蕴藏着丰富的地热能,特别是在传统能源越来越匮乏的今天,地热能利用在许多国家已得到了相当的重视。同时,其清洁、廉价的优点也使之更受青睐。因此,可以相信,地热能具有广泛的应用前景,在不久的将来,地热能将在世界能源利用结构中占有更大的份额。随着人们环保意识的加强和对“绿色能源”的日益重视,地源热泵系统技术也将得到前所未
3、有的发展。利用地热的方式很多,其中利用低温地热进行采暖在我国国内有着很大的市场,其核心技术就是地源热泵。地源热泵是利用近地表低温地热能源做供暖、制冷和热水供应的高新技术设备,可广泛应用于城镇居民、市政、公共建筑的能源需求之中。[1〗1 地源热泵的组成地源热泵的工作原理图如图1所示。地源热泵主要由四个部件组成:即压缩机、冷凝器、膨胀器和调节阀,其中压缩机是地源热泵的最主要部件,是热传导的动力源;冷凝器和膨胀器是地源热泵吸热和放热的部件;调节阀是地源热泵的控制部件。1.1 压缩机压缩机是用于压缩气体借以提高气体压力的机械。根据其工作原理和构造,压缩机
4、可分为容积型和速度型两大类。容积型压缩机包含有活塞式和回转式;速度型压缩机有离心式和轴流式两种。1.2 冷凝器冷凝器的作用是将高压、过热的制冷剂蒸气凝结为液体,同时将热量传导给周围的冷却介质。在地源热泵供暖的场合,与冷凝器连接的是地上传热系统,即室内采暖循环,冷凝器收稿日期:20010904作者简介:陈洪泳(1976),男,浙江省嵊州市人,硕士生,主要从事多工艺潜孔锤钻进技术的研究1① 中国矿业协会地热开发管理专业委员会.地热开发与管理,1995,(2).©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Al
5、lrightsreserved.204世 界 地 质 2002年 从制冷剂中吸取热量,加温循环的采暖水,完成地源热泵整个热传导过程。在制冷场合,冷凝器连接着地下循环系统,从制冷剂中吸取的热量传导给地下循环水,将热量带至地下,完成地源热泵的整个热传导过程。根据冷却介质和冷却方式的不同,冷凝器可分为三类:水冷式冷凝器、空气式冷凝器和蒸发式冷凝器。地源热泵全都采用水冷式冷凝器,其特点是传热效率高,图1 地源热泵内部热转换示意图结构紧凑。水冷式冷凝器有立式Fig.1Theschemeofgeothermalinner2trans
6、forming壳管式、卧式壳管式和套管式,工作原理和效率相差不大,可根据需要选取。1.3 膨胀器膨胀器的作用是使制冷剂汽化,从循环水系统中吸取热量,同时使循环介质的温度降低。其工作原理是:在供暖场合,由地下循环系统抽到膨胀器中的循环水经过膨胀器而释放能量,使得制冷剂由液态蒸发(沸腾)成为气态,同时循环水温度降低,重新注入地下。在此过程中,热量从地下循环系统传递到地源热泵制冷循环的制冷剂中,完成了热传导的第一步。在制冷场合,地上循环系统的传热液体进入膨胀器,将建筑物内的热量传导至制冷剂中,也完成了热传导的第一步。根据被冷却介质种类的不同,膨胀器可分为
7、冷却液体的膨胀器和冷却空气的膨胀器。地源热泵采用的都是前者。常用于地源热泵的有壳管卧式膨胀器、干式膨胀器和沉浸式膨胀器,其中沉浸式膨胀器又有立管式、双螺旋管式和盘管式三种。1.4 调节阀调节阀是制冷装置的制冷剂节流机构,是实现制冷循环不可缺少的部件。调节阀的主要功能有:对高压液态制冷剂节流降压,保证冷凝器和膨胀器之间的压力差,使进入膨胀器的制冷剂在要求的低压下蒸发、吸热,从而达到热传导的目的;调整进入膨胀器中的制冷剂流量,以适应膨胀器的热负荷变化,保证制冷装置正常运行。调节阀的种类比较多,有手动调节阀、浮球调节阀、热力膨胀阀和热电膨胀阀等。目前浮球
8、调节阀和热力膨胀阀应用较多,手动调节阀已被淘汰;而热电调节阀与变频压缩机组成的制冷系统是比较先进的技术,能够得到最佳的匹配
