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1、第 7 讲,地热能利用 的 热泵技术,本节主要内容,一、热泵,热泵?工作原理?组成?分类?,二、水源热泵系统,三、地源热泵系统,水源热泵?系统组成?工作模式?,地源热泵?系统组成?工作模式?,四、地源热泵特点及发展,水泵!,把水由低处提升到高处。,把热量从低温处抽到高温处。,一、热泵,消耗一定的高品位的能源,把能量从低温物体传递到高温物体的设备。,特点: 提升了能量的品质!,一、热泵,热泵用途,1)家庭、商业建筑的供暖,2)回收工业废热,3、热泵组成及工作原理(蒸汽压缩式热泵系统),气态循环工质被压缩升温,并把工质输送到冷凝器。,循环工质再冷凝器中释放热量。(等温放热),液态循环工质吸热蒸发。
2、(等温吸热),对循环工质进行节流降压(膨胀降温),热泵,3、热泵分类,(1)空气源热泵,利用空气作为冷热源的热泵,特点:运行条件恶劣,稳定性差,存在结霜问,效率低下。,利用水(地表水、地下水等)作为冷热源的热泵,特点:水热容量大,全年温度稳定,传热性能好,制冷和供热效率高于空气源热泵。,空调?,根据热源种类来分:,(2)水源热泵,(3) 土壤源热泵 利用土壤为冷热源的热泵,二、水源热泵系统,1、系统组成,2、工作原理,通过消耗少量的电能驱动压缩机,经过热交换设备,在冬季时,从水源中“提取”热能,送到建筑物中采暖。,二、水源热泵系统,2、工作原理,通过消耗少量的电能驱动压缩机,经过热交换设备,在
3、夏季时,将建筑物中的热量“提取”出来,释放到水体中。,取 水 井,回 灌 井,提取井水的低品位热 电能使之高品位热能 节约能量,环保无污染,不使用冷水塔,不消耗冷却水,节省占地面积,基本原理,二、水源热泵系统,能量采集系统,能量提升系统(热泵),能量释放系统,夏季运行,制冷,冬季运行,供热,水源热泵,在整个采暖和制冷过程中,只向水源中吸热或者排热,并不消耗水量也不污染水。因此是一种可持续发展性强的绿色环保空调产品!,三、地源热泵系统,1、什么是地源热泵?,它是以地源能(土壤、地下水、地表水、低温地热水和尾水)作为冷热源,同时提供冬季采暖、夏季空调和生活热水的系统。,三、地源热泵系统,2、主要组
4、成:,地源热泵,3、室外地源换热系统,土壤埋盘管,地下水系统,地表水系统,热,冷,冷,热,热,热,冷,地源热泵技术示意,基本原理,热,冷,冷,热,热,热,冷,地源热泵技术示意,基本原理,热,冷,冷,热,热,热,冷,地源热泵技术示意,基本原理,夏季,温 暖,冷,温暖,温暖,冷,地源热泵技术示意,基本原理,取 水 井,回 灌 井,原理示意 提取井水的低品位热 利用电能聚变为高品位热能 节约能量,环保无污染,不使用冷水塔,不消耗冷却水,节省占地面积,基本原理,温 暖,温 暖,取 水 井,回 灌 井,水源热泵技术示意,基本原理,地源热泵,在整个采暖和制冷过程中,只向土壤中吸热或者排热,并不消耗水量也不
5、污染水,也不会影响地面沉降。因此是一种可持续发展性强的绿色环保空调产品!,四、地源热泵与锅炉(电、燃料)供暖比较,电能1kw,提升34kW,释放45kW,电能1kw,释放0.9kW,燃料能1kw,释放0.70.8kW,四、地源热泵特点,1、属清洁于可再生能源技术,地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米)作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层的地热资源是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳能量,比人类每年利用能量的500倍还多。,2、属经济有效的节能技术,地能或者地表浅层地热资源的温度
6、一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源,这种特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%,因此要节能和节省运行费用40%左右。 另外,地能温度相对稳定,使热泵机组运行更可靠、稳定。,3、环境效益显著,地源热泵的污染物排放,与空气源热泵相比,相当于减少40%以上,与电供暖相比,相当于减少70%以上。 地源热泵在运行中只是从土壤或水中吸热和排热,没有任何污染,没有燃烧,没有排烟,也没有飞舞,不需要堆放燃料废物的场地,4、一机多用,应用广泛,地源热泵可供暖、空调还可供生活热水,一机多用,一套地源热泵系统可以代替原来的锅炉和空调两套系统。,地源热泵
7、的应用受到地区、国家政策、和燃料价格的影响。若采用地下水的利用方式,会受到当地地下水资源的制约。,Oklahoma 州议会大厦 (1992) 钻井78m 370=28860m, 热泵数量 460台(1/3-30 ton),总负荷843 ton 分两期,总造价 4,370,000,五、地源热泵国内外发展近况,1)1912年,第一台热泵机组在瑞士诞生,它以河水为低温热源,向市政厅供热,输出热水温度达到60摄氏度,2)1973年,能源危机推动热泵的发展,3)目前,欧洲的热泵理论和技术均已高度发达。 如美国,截至1985年,全国共有热泵14000台,而1997年就安装了45000台,到目前为止,已安装了400000台,而且每年以10%的速度稳步增长。 在欧洲,在家用的供热装置中,地源热泵所占比例,瑞士为96%,奥地利为38%,丹麦为27%,4)我国地源热泵事业近几年起步,发展势头良好。高校和企业合作联合开发,已建成数个示范工程。,美国总统布什在德克萨斯州的宅邸,美国总统布什宅邸中的地源热泵装置,
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