關(guān)于熱泵技術(shù)及其應(yīng)用的綜述
(作者未知) 2010/6/14
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(6)地下埋管系統(tǒng)流量大小對(duì)埋管換熱器的傳熱有重要影響,經(jīng)變水量測(cè)試,每個(gè)支管環(huán)路1200kg/h左右為最佳流量,此流量相當(dāng)供水支管水流速1m/s,本管內(nèi)水流速0.1m/s。在最佳水流量下單位埋管深度換熱量和EER到達(dá)最大值。
(7)經(jīng)重慶幾個(gè)工程實(shí)例比較,地源熱系統(tǒng)造價(jià)比家用分體空調(diào)器造價(jià)要高40~50%,用節(jié)約的電費(fèi)償還期約為4~5年。
(8)經(jīng)測(cè)試分析地下埋管內(nèi)熱短路現(xiàn)象嚴(yán)重,測(cè)試結(jié)果為0.3~0.4℃,占埋管換熱量的20%左右,如何減小熱短路,提高豎埋管的傳熱效率是需進(jìn)一步研究的手段。
(9)建立完善的地下埋管傳熱模型,以確定不同地區(qū),不同巖土性質(zhì)下的最佳地下埋管換熱器尺寸,繼推廣和發(fā)展地源熱泵的關(guān)鍵技術(shù),作為參照V.C.Wei地下埋管傳熱理論,采用系統(tǒng)能量平衡結(jié)合熱傳導(dǎo)方程建立了二維溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型,其中包括單管間歇(或連續(xù))運(yùn)行傳熱模型,串聯(lián)套管傳熱模型,管群換熱模型。該模型經(jīng)驗(yàn)證,比實(shí)測(cè)值偏低10%左右,若經(jīng)進(jìn)一步完善和修正,對(duì)地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行具有重要的參考及應(yīng)用價(jià)值。
(10)正確了解熱泵冬(夏)季運(yùn)行終止至夏(冬)季熱泵運(yùn)行開始,這個(gè)過渡季期間內(nèi),大地溫度的變化情況,是建立地下埋管傳熱模型的重要邊界條件,也是保證地源熱泵長(zhǎng)期有效運(yùn)行的重要數(shù)據(jù)。作為采用按徑向和管長(zhǎng)方向建立二維傳熱模型計(jì)算大地溫度恢復(fù)情況,并編制了相應(yīng)的程序,計(jì)算值與實(shí)測(cè)結(jié)果有很好的吻合性。
(11)經(jīng)模型計(jì)算,地源熱泵連續(xù)運(yùn)行30天熱影響最遠(yuǎn)的距離(即傳熱遠(yuǎn)邊界半徑)為6m左右,但經(jīng)計(jì)算其不同距離埋管對(duì)豎管干擾引起的大地?zé)嶙枳兓炎冃。涓蓴_程度已小于2%,因此認(rèn)為埋管間距采用3m是可行的,這與實(shí)測(cè)結(jié)果是一致的。
3、土壤及其黃砂混合物導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究
發(fā)展和推廣地源熱泵關(guān)鍵問題是要根據(jù)不同氣候條件下及土壤的蓄、放熱能力,選擇熱泵系統(tǒng)的合理容量和土壤中放熱量的最佳間距和深度從而確定出最佳安裝方案以便得到最大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。本研究采用針對(duì)我國(guó)華東地區(qū)的有代表性土壤及不同比例的沙土混合物進(jìn)行測(cè)試,其結(jié)論是:
(1)濕土壤及土沙混合物的導(dǎo)熱系數(shù),隨密度P和含水率W的增加而增加。
(2)實(shí)驗(yàn)的純土壤、純黃沙,土沙比分別為1:2的混合物四種不同的測(cè)試對(duì)象中,以土壤混合物為1:2的導(dǎo)熱系數(shù)最大,其關(guān)聯(lián)式為K=2.38*10-10W0.79P2.79w/mk。
4、地源熱泵采用蓄熱水箱的夏季工況分析
一般地源地下埋管均為直流式水系統(tǒng),當(dāng)熱泵間歇運(yùn)行時(shí),會(huì)造成壓縮機(jī)起動(dòng)負(fù)荷大,采用蓄熱水箱就是在室外側(cè)水系統(tǒng)上并聯(lián)一個(gè)蓄熱水箱,當(dāng)熱泵停止運(yùn)行的間歇期,室外側(cè)循環(huán)水泵繼續(xù)運(yùn)行使水流過蓄熱水箱,以降低水箱及室外側(cè)水系統(tǒng)的溫度,經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算,采用為上方式可以明顯降低水溫,也即降低壓縮機(jī)起動(dòng)階段的冷凝溫度最終達(dá)到節(jié)能效果。
四、復(fù)合熱泵
為了彌補(bǔ)單一熱源熱泵存在的局限性和充分利用低位能量,運(yùn)用了各種復(fù)合熱泵。如空氣-空氣熱泵機(jī)組、空氣-水熱泵機(jī)組、水-水熱泵機(jī)組、水-空氣熱泵機(jī)組、太陽(yáng)-空氣源熱泵系統(tǒng)、空氣回?zé)釤岜、太?yáng)-水源熱泵系統(tǒng)、熱電水三聯(lián)復(fù)合熱泵、土壤-水源熱泵系統(tǒng)等。有關(guān)復(fù)合熱泵方面的論文共收集了12篇,論文主要內(nèi)容有:
1、太陽(yáng)-空氣熱源熱泵系統(tǒng)
太陽(yáng)-空氣熱源熱泵系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的空氣熱源熱泵系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,利用太陽(yáng)能熱源而新開發(fā)的系統(tǒng)。它可以制冷、供熱、供生活熱水,是一種利用自然能源、無污染、適用性廣、效率高的新型冷熱源系統(tǒng)。
北京市建筑設(shè)計(jì)院關(guān)磊設(shè)計(jì)的太陽(yáng)-空氣熱源熱泵系統(tǒng)。由壓縮機(jī)組、冰(水)蓄熱槽、設(shè)在屋頂上的集熱/放熱板及冷媒管道組成。制冷運(yùn)行是在夜間進(jìn)行,一是利用夜間電力,二是利用屋頂上的放熱板在夜間向室外散熱。供熱運(yùn)行在白天進(jìn)行,它利用太陽(yáng)熱及空氣對(duì)流熱作為采熱源,進(jìn)行熱泵制熱工況的。首先冷媒被壓縮機(jī)壓縮成高壓高溫氣體,然后進(jìn)入蓄熱水槽(與冰蓄熱槽共用)的盤管冷凝放熱,冷凝后的液體再通過膨脹閥變成低壓低溫的液體進(jìn)入設(shè)在屋頂處的集熱板吸收太陽(yáng)熱及空氣對(duì)流熱,又成為氣體返回壓縮機(jī),如此反復(fù)形成熱泵制熱循環(huán)。與此同時(shí),利用蓄熱水槽內(nèi)的熱水對(duì)建筑供熱。
系統(tǒng)的特點(diǎn)有:節(jié)約能源、經(jīng)濟(jì)、高效率、適應(yīng)性廣。
該系統(tǒng)適用于辦公樓、醫(yī)院、溫水游泳池、療養(yǎng)院、學(xué)校、研究所、工廠等建筑。同一般太陽(yáng)能利用系統(tǒng)相比,集熱板面積已經(jīng)大幅度減少,但由于受屋頂設(shè)置面積的限制,一般適用于5層以下的建筑。對(duì)于5層以上的建筑采用該系統(tǒng)時(shí),應(yīng)考慮設(shè)其它輔助熱源設(shè)備。
2、土壤-水熱泵系統(tǒng)
土壤-水熱泵(下稱土壤(未完,下一頁(yè))
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