浅谈土壤源热泵系统的发展及其应用
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浅谈土壤源热泵在我国的发展应用作者:马凤凤来源:《科教导刊·电子版》2016年第03期摘要在全球能源环境危机下,作为一种节能环保的供热制冷新技术,土壤源热泵系统在我国暖通空调领域中的发展日益广泛。
本文主要综述了土壤源热泵系统以及土壤源热泵在我国的发展现状和技术应用,由此进一步总结和展望其在中国的发展前景。
关键词土壤源热泵地热能节能发展应用中图分类号:TU831 文献标识码:A环境污染和能源危机是当今世界各国面临的严峻问题。
在中国,仅2011年能源消耗就高达34.8亿吨的标准煤,而传统化石类能源(煤、石油等)在中国能源消耗中仍占据主导地位。
因此,国家高度重视可再生能源、环保节能技术等的开发与应用。
土壤源热泵技术由于具有环保、节能、无污染的特点,充分符合中国可持续发展道路,具有广阔的发展前景。
1土壤源热泵简介1.1地热能简述地热能的开发利用先后在欧美、新西兰和日本等地已取得良好效益。
根据初步评估数据显示,在我国,山区温泉总的热量折合标准煤约5€?06t/a,平原地区经济型和亚经济型地下热水资源中包含的热能约为2.9444€?022J,其中包括可采热水资源的热能约2.3€?020J。
由此可见,我国地热资源分布广泛,开发利用潜力巨大。
1.2土壤源热泵的特点土壤源热泵指的是通过换热器内的循环液体从地下岩土中吸收或者释放热量进而达到供热或制冷目的的系统,通过少量电能的输入,来实现低品位热能即地热能,向高品位热能的转移。
土壤源热泵有许多优点:(1)有利于可再生能源的开发利用。
地面吸收的太阳辐射中约47%积蓄在地表浅层,土壤源热泵技术正是利用这部分清洁的可再生能源进行供热制冷;(2)节能环保。
在土壤源热泵系统运行的过程中没有CO2、CO、SO2等污染性气体排放,也不会形成传统空调中的噪声污染,且土壤源热泵技术的应用减少了对传统化石类能源的需求;(3)系统能效高,运行稳定可靠,成本低。
土壤源热泵系统的运行效率高于传统空调40%左右,且由于地下土壤温度几乎不受外界影响,所以系统运行较为稳定。
土壤源热泵的原理、优缺点与应用前景作者:王啟寅来源:《农家致富顾问·下半月》2014年第14期摘要:能源危机已经成为社会经济发展中重要的制约因素,因此我们必须寻找新的能源、或者尽量利用可再生能源,并且提高能源的利用效率,以减少能源消费,减轻能源污染,实现我国可持续发展战略。
土壤源热泵技术利用地球表面浅层地热资源作为冷热源进行能量转换,将储存于地表浅层近乎无限的可再生能源,也是清洁能源转换为可用能源。
它为土壤源热泵技术的发展提供了广阔的空间,土壤源热泵在我国的应用必将有着光明的发展前景。
关键词:土壤源热泵节能优点1.引言土壤源热泵是利用地下常温土壤温度相对稳定的特性,通过深埋于建筑物周围的管路系统与建筑物内部完成热交换的装置。
冬季从土壤中取热,向建筑物供暖;夏季向土壤排热,为建筑物制冷。
它以土壤作为热源、冷源,通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷。
高效热泵机组的能效比一般能达到4.0kw/kw以上,与传统的冷水机组加锅炉的配置相比,全年能耗可节省40%左右,初投资偏高,机房面积较小,节省常规系统冷却塔可观的耗水量,运行费用低,不产生任何有害物质,对环境无污染,实现了环保的功效。
能源是人类赖以生存的重大要素之一,是国民经济和社会发展的重要战略物资。
在能源消耗中,建筑能耗占有很大的比例,发达国家建筑能耗占总能耗的30%~40%。
我国的建筑能耗占总能耗的比例也较大。
根据发达国家的经验,随着人民生活质量的改善,建筑能耗所占的比例还将上升,最终达到35~40%。
供暖、空调、照明、烹饪、洗衣等能耗是建筑能耗中的主导部分,而在建筑能耗中则又以建筑采暖和空调能耗为主,因此重点要放在降低采暖和空调能耗上。
因此作为空调冷热源中能源转换效率最高的热泵应用技术,正受到人们的日益重视和关注。
目前人们公认采用热泵技术是解决空调系统的能源与环境问题的有效措施之一。
因此,发展和应用热泵空调系统已成为暖通空调可持续发展的基本出发点之一。
土壤源热泵的推广及应用的简单讨论【摘要】土壤源热泵是利用地下常温土壤温度相对稳定的特性,通过深埋于建筑物周围的管路系统与建筑物内部完成热交换的装置。
冬季从土壤中取热,向建筑物供暖;夏季向土壤排热,为建筑物制冷。
它以土壤作为热源、冷源,通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷。
高效热泵机组的能效比一般能达到4.0kw/h 以上,与传统的冷水机组加锅炉的配置相比,全年能耗可节省40%左右,初投资偏高,机房面积较小,节省常规系统冷却塔可观的耗水量,运行费用低,不产生任何有害物质,对环境无污染,实现了环保的功效。
关键词:土壤源热泵空气源热泵热源热汇引言随着我国人民生活水平的提高,人们对室内热舒适度的要求也越来越高。
室内环境不再是“冷在三久,热在三伏”,而是全年维持在一个舒适的水平上。
热泵由于集供热与制冷于一机的良好性能,深受人们的喜爱,成为暖通空调领域一颗炙手可热的新星,异军突起,发展十分迅速。
本文着重介绍土壤热交换式地热热泵。
一、土壤源热泵的优点土壤源热泵的优点1、资源可再生利用土壤源热泵技术利用地球表面浅层地热资源作为冷热源进行能量转换,而地表浅层是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳能,相当于人类每年利用能量的500多倍,且不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不在。
这是储存于地表浅层近乎无限的可再生能源,也是清洁能源。
与地面上环境空气相比,地面5m以下土壤温度全年基本稳定且略低于年平均气温,可以分别在夏冬季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。
所以从热力学原理上讲,土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。
而且土壤源热泵系统不会把热量、水蒸气及细菌等排人大气环境,符合当前可持续发展的战略要求。
通常土壤源热泵消耗lKW的能量,用户可以得到4KW以上的热量或冷量,这多出来的能量就是来自土壤的能源。
另外,地能温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济性。
据美国环保署EPA估计,设计安装良好的土壤源热泵,平均来说可以节约用户30%~40%的供热制冷空调的运行费用。
浅谈土壤耦合热泵技术发展及应用作者姓名:徐文华作者单位:土木建筑学院建环2班摘要:本文简单介绍地源热泵(GSHP)技术在建筑节能中的应用,重点介绍土壤耦合热泵及其在工程中的具体实例。
首先对地源热泵技术的主要特点、优点、热泵原理等方面进行简单综述。
其次对土壤耦合热泵的传热模型及其影响换热的主要因素等进行简单分析。
结合土壤耦合热泵的具体事例对土壤耦合热泵与传统采暖制冷系统的优缺点进行比较。
最后阐述土壤耦合热泵热泵系统的局限性和广阔的发展前景。
关键字土壤耦合热泵技术传热模型局限性发展前景1引言能源问题已成为当今国际社会热议的焦点,特别是国家的“十二五规划”也对建筑节能提出了全新的要求。
地源热泵技术作为一种全新的能源转换技术,已经体现出传统空调系统不可比拟的优势。
地源热泵是利用地球表面浅层和土壤源中吸收的太阳能和地热能,并采用热泵原理,既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
在21世纪里,地源热泵技术将是传统空调和热水供应替代技术之一。
它将克服传统空调和热水供应中用能的单向性、能耗高、污染环境等问题。
它将实现能源、暖通空调和环境的协调发展。
2 地源热泵技术2.1地源热泵原理在自然界中,水总是由高处流向低处,热量也总是从高温传向低温。
人们可以用水泵把水从低处抽到高处,实现水由低处向高处流动,热泵同样可以把热量从低温传递到高温。
地源热泵是利用水源热泵的一种形式,它是利用水与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源,冬季把地能中的热量“取”出来,供给室内采暖,此时地能为“热源”;夏季把室内热量取出来,释放到地下水、土壤或地表水中,此时地能为“冷源”。
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源(电能),即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。
工作时它本身消耗很少一部分电能,却能从环境介质(水、空气、土壤等)中提取4-7倍于电能的装置,提升温度进行利用,这也是热泵节能的原因。
土壤源热泵的研究进展与工程应用1 地热利用当一次能源如煤、石油、天然气在不久的将来会用尽的严峻前提下,一方面要节能;另一方面要开发新的能源。
将地热能与热泵结合,达到了节能的目的,又充分利用了分布广而且储量大的地热能,而且地热能是清洁能源。
1.1地热利用概述1.1.1土壤源热泵利用的地热能主要为地表低温热源。
按照温度的变化特性,地球表面的地壳层可分为三个带,即可变温度带,恒温带和增温带。
可变温度带由于受太阳辐射的影响,其温度有着昼夜、年份、世纪甚至更长周期的变化,其厚度一般为15—20米;恒温带,其温度变化幅度几乎等于零,深度一般位20—30米,在南京温度大约在15℃左右;增温带是随着深度的增加,温度上升,热量主要来自于地球内部的热能,南京地区的温升率大概为3℃每100米[1]。
1.1.2地表层的热特性不仅与本身的热物理性质有关,包括含水率,比热,密度,导热系数等,还与岩土层流动特性有关,包括水文地质条件,孔隙度,渗水率等。
1.1.3准确计算和测量地下层的温度场,地表热流值,搞清地下水对换热的影响,能为土壤源热泵提供坚实的基础。
影响地温场的因素有很多:如地表气温周期变化;岩土层的热物理性质;地形起伏,地下水的流动,地表植被以及地下热源等。
地表热流值是指单位时间通过单位面积由地球内部向地表传递的热量。
一般说来,从地幔向地壳热量的传递以传导为主,并有少量的自然对流。
1.1.4地表热能的特点1.1.4.1与太阳能或地热能一样,地表热能储量十分丰富;而且地表热能不受时间、季节、地域的限制,分布面广而且相对均匀。
1.1.4.2地表热能的开发应用仅限于与热泵技术相结合或单独使用,应用功能也仅限于采暖,制冷空调和供热水,但其市场应用日趋广泛。
1.1.4.3地表热能的核心内容是岩土层的热特性,涉及很多学科,影响因素多。
1.2地热利用过程中的问题及解决方法1.2.1 在地下换热的过程中,既要考虑到要有好的传热效果,又要适应环境的需要。
浅谈土壤源热泵乔丽(西安建筑科技大学710055)摘要:土壤源热泵在暖通空调领域并不是一项新技术。
本文从土壤源热泵的工作原理入手,介绍了土壤源热泵是高效、节能、环保的技术,也指出了土壤源热泵的一些不足,并对其发展做了展望。
关键词:土壤源热泵空气源热泵热源热汇The Efficient and Economic and Environmental Geoexchange Heat Pump SystemsQiao liAbstract The technologies of geoexchange heat pumps are not new today. This art icle starts with the working principle of geoexchange heat pump systems, refers to that the systems are efficient and economic and environmental, and discusse s some shortcomings of the systems, then predicts the future of the technologie s.Keywords geoexchange heat pump air-cooled heat pump heat source heat sink1引言随着我国人民生活水平的提高,人们对室内热舒适度的要求也越来越高。
室内环境不再是“冷在三久,热在三伏”,而是全年维持在一个舒适的水平上。
热泵由于集供热与制冷于一机的良好性能,深受人们的喜爱,成为暖通空调领域一颗炙手可热的新星,异军突起,发展十分迅速。
目前,我国市场上销售的热泵大多是空气源热泵。
但空气源热泵在许多方面仍不尽人意。
如在制热季节需除霜,要启动制冷功能,这样便增加了能耗,减少了制热量;又如,在最热季与最冷季往往是需要热泵出力最大的时候,但其制热量与制冷量却是最不利时的时候,所以一般需设辅助设备。
浅谈土壤源热泵系统的应用摘要:本文阐述了土壤源热泵的基本原理,现场勘测的必要性和方案选择时的考虑因素,对这种较新的空调技术的应用起到指导意义。
同时强调了住宅小区内土壤源热泵与热水地暖相结合的优势,有利于此技术的推广。
关键词:土壤源热泵;地暖;热交换器;热泵1 土壤源热泵系统1.1土壤源热泵概述土壤源热泵通过输入少量的高品位能源(电能),实现低温热能向高温热能转移。
即在冬季,把土壤中的热量“取”出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到土壤中去。
通常地源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到5kW以上的热量或冷量。
与锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的燃料内能转为热量,供用户使用,因此土壤源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量;由于土壤源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达4.8~5.5,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60%。
土壤源热泵包括一个土壤耦合地热交换器,该交换器要么水平地安装在地沟中,要么以U形管状垂直安装在竖井之中,如图1。
不同管沟或竖井中的热交换器成并联连接,再通过不同的集管进入建筑中与建筑物内的水环路相连接。
在液体温度较低时,系统中需加入防冻液,北方地区应用时应特别注意。
图1 土壤源热泵系统简要流程图1.2现场勘测在决定使用土壤源热泵之前,相关部门对现场情况资源进行准确详实的了解。
虽然一些地区安装土壤源热泵可能会因为一些特殊情况增加设备或安装的成本,但大部分地区是适合安装的。
根据工程惯例,对任何地点适应性的评估都应充分考虑当地地质的状况,包括松散土层在自然状态和负载后的密度,含水土层在负载后的状况,岩石层岩床的结构等。
根据地质报告,相关方面对土壤源热泵系统进行评估。
这些在工作开始时对当地情况进行的鉴定,能够确保设计期间避免遇到潜在的复杂的问题,同时设计部门也需要上述资料,以便选择最合适的钻孔和挖掘设备,并且可以节约大量时间和经费.1.3方案选取在现场勘测结果的基础上,确定热交换器的布置方式:是采用垂直竖井布置方式还是水平布置方式。