地源热泵空调系统优化与监控

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1、第一章前占第一章前言1．1地源热泵发展L1．1地源热泵概述地源热泵是目前中国建筑中央空调领域正在兴起的一项革命性新技术。地源热泵技术，是一种利用浅层常温土壤中的能量作为能源的高效节能、无污染、低运行成本的既可采暖又可制冷、并可提供生活热水的新型空调技术。地源热泵系统是利用地下土壤常年温度相对稳定的特性．通过埋入建筑物周围的地耦管与建筑物内部完成热交换的装置。冬季通过地源热泵将大地中的低位热能提高品味对建筑物供暖，同时把建筑物内的冷量储存至地下．以备夏季制冷使用；夏季通过地源热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑物进行降温，同时储存热量，以备冬季制冷时使用．如果夏热冬冷地区制冷和采暖天数基

2、本一致，冷暖负荷大致相同。使用同一系统，可以充分发挥地下储能的作用，同时，还能供应生活热水．因此地源热泵技术被称为二十一世纪的“绿色空调技术”。地源热泵中央空调系统是目前中央空调方案中的最佳选择。1．1．2地源热泵的起源及发展地源热泵(GroundSourccHeatP¨1p，GsHP)是在水源热泵的基础上发展的，热泵技术的理论基础起源于1824年卡诺发表的关于卡诺循环的论文。30年后，开尔文提出‘冷冻装置可以用以加热’，1852年威廉·汤姆逊发表论文．提出用空气作工质的热泵技术。到1927年英格兰一台用空气作热源的家用热泵安装成功。第一台较大的热泵装置是1938年在苏黎世投入运行的。

3、它以河水作热源，装有一台回转式压缩机，工质是R12，这套热泵装置用来向市政厅供热，输出功率175kw，输出水温印℃．此热泵装置夏季也能制冷。此后在欧洲的瑞士和英国，热泵的数量已经很可观。日本是在1937年采用透平式压缩机，以泉水作为低温热源为大型建筑物进行空气调节的。而地源热泵真正意义上的商业应用也只有近几十年的历史。20世纪50年代，热泵工艺获得迅速发展。欧洲出现了利用地表水热泵的第一次高峰。当时。电器服务”杂志以“能源经济与热力学热泵”为题发表了一篇专门报告。报告描述了1937～1941年间安装的各种热泵装置．在这一时期，hger∞Ⅱ和Pla∞根据l(clvin线元概念提出了地下埋

4、管换热器的线热源理论。由于当时能源价格低，系统造价高，人们思想意识的制约等因素存在，没能得到及时的应用和推广．土壤源热泵的研究虽然从1912年开始，但直到1950年左右，美英两国才开始对采用地下盘管吸收地热作为热源的家用热泵进行研究．热泵技术的真正蓬勃兴旺还是在1973年“能源危机”后出现的，20世纪70年代，石油危机把人们的注意力集中到节能、高效的能源利用上面来，使地源热泵的发展得到了一次质的突破，在这一时期，地下埋管的材料从传统的金属管发展到具有抗腐蚀、抗冲击强度高、耐强震、扭曲的聚乙烯材质。地源热泵以其平米充分利用可再生能源，节约高品质能源的特点，越来越受到人们的广泛关注．在中北

5、欧的瑞士、瑞典，奥地利、丹麦等国家，地源热泵(土壤换热器)技术利用处于领先地位．地埋管土壤换热器热泵得到广泛的应用。据1999年统计，在家庭应用的供暖设备中，地源热泵所占的比例：瑞士96％、奥地利38％、丹麦27％。地源热泵是美国政府极力推广的节能环保技术，地源热泵占整个空调总量的20％。1998年美．1．东南人学硕上学位论文国能源部颁布法规，要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地埋管土壤换热器地源热泵空调系统。1995年，在国际地热学术会议上．英国学者curtis代表国际地热组织发表了关于应用地下封闭循环体系的地源热泵系统的调查报告，其结论为：封闭循环地源热泵(CLGsHP。CL封

6、闭式)系统是世界能源市场的成熟技术之一，它与现存的用电供热，韦9冷技术相比，具有稳定性好，可靠性高．花费更少的优势。同年，中国科技部与美国能源部共同签署了“中华人民共和国科学技术委员会和美利坚合众国能源部能源效率和可再生能源技术的发展和利用领域合作协议书”。1998年11月。中美两国专家共同制定了‘美国土一气型地源热泵技术在中国合作推广计划书》，并在华盛顿举行的中美两国‘能源效率与可再生能源技术发展与利用领域合作议定书》工作小组的工作会议上获得通过。这将有利于我国地源热泵的推广应用。1．1．3地源热泵分类地源热泵(咖dSour∞HeatP哪p，Gs}口)是一个广义的概念，根据AS加u正

7、1997的规定，它包括以地下水、地表水、土壤为热源和热汇的热泵系统．以土壤为热源和热汇的热泵系统称之为土壤源热泵(Gro咖d．Coupl酣H％tPtImp’Go口)-以地下水为热源和热汇的热泵系统称之为地下水源热泵(GⅫInd-waIcfHeatP岫p，GwHP)；以地表水为热源和热汇的热泵系统称之为地表水源热泵(Su血∞wh忙fHeatPIIn甲，sw}Ⅱ')·1．1．3．1地下水源热泵地下水水源热泵与地下埋管的“闭式”地源热泵相比，由于其造