土壤源熱泵空調系統的工作原理

2008-12-20 陳　帥上海工程技術(shù)大學(xué)機械工程學(xué)院

熱泵技術(shù)是在高位能的驅動(dòng)下,使熱量從低位熱源流向高位熱源的技術(shù)。它可以把難以利用的低品位熱能(如空氣、土壤、水、太陽(yáng)能、工業(yè)廢熱等) 轉化為可利用的高位能,從而達到節約部分高品位能(如煤、石油、天然氣、電能等) 的目的,這樣就可以合理利用能源,減輕環(huán)境污染。作為一條節能與環(huán)保并重的途徑,熱泵技術(shù)在礦物能源日益緊張的當今世界,已引起人們的興趣和重視。

土壤源熱泵空調系統由室內空氣處理末端設備、水源熱泵機組和地熱能系統三部分組成,以巖土體、地下水和地表水為低溫熱源,通過(guò)循環(huán)液體在封閉地下埋管中的流動(dòng),實(shí)現系統與大地之間的熱量交換。制冷時(shí),土壤源熱泵中央空調系統中的末端設備將建筑物內的熱量通過(guò)熱泵機組轉移到地下巖土中,實(shí)現了制冷的目的,同時(shí)省去了非熱泵空調系統中的冷卻塔設備;制熱時(shí),流體從地下收集熱量,地源熱泵機組中的制冷劑將在流體中吸收熱能,利用少量的電能將制冷劑壓縮到高溫高壓狀態(tài),將吸收的全部熱量(電能+ 吸收熱能) 一起釋放到采暖系統中,從而達到了吸收可再生低溫熱源的熱能并輸送到高溫熱源的目的,實(shí)現了可再生地能對傳統鍋爐的取代,其系統流程如圖1 所示。

圖1 　熱泵機組工作系統流程圖

地耦管土壤源熱泵系統保持了地下水水源熱泵利用大地作為冷熱源的優(yōu)點(diǎn),傳熱過(guò)程中使制冷劑和土壤之間的溫差在這兩個(gè)季節中都相對提高,熱交換率也會(huì )相應地提高,同時(shí)又不需要抽取地下水作為傳熱的介質(zhì)。因此,土壤源熱泵系統在運行時(shí)要比其他熱泵系統具有更高的節能效率和更好的環(huán)保效益,其運行原理如圖2 所示。