地源熱泵

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地源熱泵是利用淺層地能進(jìn)行供熱制冷的新型能源利用技術(shù)，是熱泵的一種，熱泵是利用卡諾循環(huán)和逆卡諾循環(huán)原理轉(zhuǎn)移冷量和熱量的設(shè)備。地源熱泵通常是指能轉(zhuǎn)移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方。通常熱泵都是用來(lái)做為空調(diào)制冷或者采暖用的。地源熱泵還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力，冬季地源把熱量從地下土壤中轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，夏季再把地下的冷量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，一個(gè)年度形成一個(gè)冷熱循環(huán)。
　　地源熱泵的由來(lái)
　　"地源熱泵"的概念，最早于1912年由瑞士的專(zhuān)家提出，而該技術(shù)的提出始于英、美兩國(guó)。
　　1946年美國(guó)在俄勒岡州的波蘭特市中心區(qū)建成第一個(gè)地源熱泵系統(tǒng)。但是這種能源的利用方式?jīng)]有引起當(dāng)時(shí)社會(huì)各界的廣泛注意，無(wú)論是在技術(shù)、理論上都沒(méi)有太大的發(fā)展。
　　20世紀(jì)50年代，歐洲開(kāi)始了研究地源熱泵的第一次高潮，但由于當(dāng)時(shí)的能源價(jià)格低，這種系統(tǒng)并不經(jīng)濟(jì)，因而未得到推廣。直到20世紀(jì)70年代初世界上出現(xiàn)了第一次能源危機(jī)，它才開(kāi)始受到重視，許多公司開(kāi)始了地源熱泵的研究、生產(chǎn)和安裝。這一時(shí)期，歐洲建立了很多水平埋管式土壤源熱泵，主要用于冬季供暖。雖然歐洲是世界上發(fā)展地源熱泵最成熟的地區(qū)，但是它也曾因?yàn)闊岜脤?zhuān)家不懂安裝技術(shù)，安裝工人又不懂熱泵原理等因素，致使地源熱泵的發(fā)展走了一段彎路。
　　隨著科技的進(jìn)步，關(guān)于能源消耗和環(huán)境污染的法律制訂越來(lái)越嚴(yán)格，地源熱泵的發(fā)展迎來(lái)了它的另一次高潮。歐洲國(guó)家以瑞士、瑞典和奧地利等國(guó)家為代表，大力推廣地源熱泵供暖和制冷技術(shù)。政府采取了相應(yīng)的補(bǔ)貼政策和保護(hù)政策，使得地源熱泵生產(chǎn)和使用范圍迅速擴(kuò)大。上世紀(jì)80年代后期，地源熱泵技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，更多的科學(xué)家致力于地下系統(tǒng)的研究，努力提高熱吸收和熱傳導(dǎo)效率，同時(shí)越來(lái)越重視環(huán)境的影響問(wèn)題。地源熱泵生產(chǎn)呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，瑞士和瑞典的年遞增率超過(guò)10％。美國(guó)的地源熱泵生產(chǎn)和推廣速度很快，技術(shù)產(chǎn)生了飛速的發(fā)展，成為世界上地源熱泵生產(chǎn)和使用的頭號(hào)大國(guó)。
　　從地源熱泵應(yīng)用情況來(lái)看，北歐國(guó)家主要偏重于冬季采暖，而美國(guó)則注重冬夏聯(lián)供。由于美國(guó)的氣候條件與中國(guó)很相似，因此研究美國(guó)的地源熱泵應(yīng)用情況，對(duì)我國(guó)地源熱泵的發(fā)展有著借鑒意義。
　　地源熱泵原理
　　一、制冷原理
　　在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對(duì)冷媒做功，使其進(jìn)行汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過(guò)冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過(guò)冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過(guò)程中，通過(guò)冷媒-空氣熱交換器，以13℃以下的冷風(fēng)的形式為房供冷。
　　二、制熱原理
　　在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對(duì)冷媒做功，并通過(guò)四通閥將冷媒流動(dòng)方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地下水或土壤里的熱量，通過(guò)冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過(guò)冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過(guò)程中，以35℃以上熱風(fēng)的形式向室內(nèi)供暖。