高溫?zé)岜眉夹g(shù)及其在工程中的應(yīng)用論文

高溫?zé)岜眉夹g(shù)及其在工程中的應(yīng)用論文

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1、高溫?zé)岜眉夹g(shù)及其在工程中的應(yīng)用論文簡(jiǎn)介:本文重點(diǎn)介紹了我國(guó)地源熱泵技術(shù)的現(xiàn)狀和出水溫度在60℃以上的高溫地源熱泵技術(shù)的特點(diǎn)和研究情況,并通過幾個(gè)典型的工程實(shí)例介紹了高溫地源熱泵技術(shù)在工程中的實(shí)際應(yīng)用情況。關(guān)鍵字:高溫?zé)岜玫卦礋岜霉?jié)能1技術(shù)背景1.1建筑物供熱及空調(diào)的節(jié)能問題亟待解決隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和人民生活水平的提高,采暖、空調(diào)、生活熱水等的能源需求越來越大,是一般民用建筑物能源消費(fèi)的主要部分。在發(fā)達(dá)城市,夏季空調(diào)、冬季采暖與供熱所消耗的能量已占建筑物總能耗的40-50%。特別是冬季采暖用的燃煤鍋爐、燃油鍋爐的大量使用,給大氣環(huán)境造成了極大的污染。因此,建筑物污染控制和節(jié)能已是國(guó)民

2、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重大問題。1.2環(huán)保節(jié)能的地源熱泵技術(shù)應(yīng)用前景廣闊地源熱泵是一種熱量提升裝置,正如人們見到的自然現(xiàn)象——水由高處流向低處一樣.freel)是一個(gè)巨大的恒溫體系,溫度幾乎不受環(huán)境氣候變化的影響,如北京地區(qū)年平均溫度為13-15℃,其能量的來源主要是地面吸收了約40%太陽光的熱能,因此,地?zé)幔ㄔ矗┠芤彩且环N潔凈的可再生能源。它具有熱流密度大、容易收集和輸送、參數(shù)穩(wěn)定(流量、溫度)、使用方便、不受地域限制等優(yōu)點(diǎn)。地?zé)幔ㄔ矗┠茏鳛橐环N清潔可再生能源,在利用時(shí),不象化石燃料在獲取能源和產(chǎn)生電力的同時(shí),向環(huán)境排放大量的燃燒產(chǎn)物,如CO2、SO2、NOx、粉塵等,對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染,

3、引起溫室效應(yīng)、酸雨、土地沙漠化等災(zāi)害,也嚴(yán)重影響了人們的身心健康。因此,開發(fā)利用清潔無污染的地?zé)幔ㄔ矗┠芤咽巧鐣?huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。北京2008年奧運(yùn)會(huì),將以“科技奧運(yùn)、綠色奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”為宗旨,環(huán)境是一個(gè)非常重要的指標(biāo),為此,北京市已決定取消四環(huán)路以內(nèi)的燃煤采暖鍋爐,利用太陽能、地?zé)幔ㄔ矗┠転閵W運(yùn)會(huì)會(huì)館場(chǎng)所提供熱、冷,這無疑給地?zé)幔ㄔ矗┑拈_發(fā)利用提供了一個(gè)良好的契機(jī)。1.3普通地源熱泵設(shè)備難以滿足市場(chǎng)需求我國(guó)幅員遼闊,氣候多樣,因建筑物的地理位置功能等不同,采暖空調(diào)及熱水系統(tǒng)形式亦各不相同。對(duì)冷熱源水溫來說,一般舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)的制冷供回水溫度要求7℃/12℃,采暖供回水溫度要求65

4、℃/55℃,散熱器熱水采暖系統(tǒng)的供回水溫度要求95℃/70℃。在衛(wèi)生熱水供應(yīng)系統(tǒng)中,根據(jù)使用功能和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不同,一般要求供水溫度在40—65℃之間。并且隨著人們對(duì)環(huán)保和能源問題的重視,大量的散熱器采暖系統(tǒng)的鍋爐設(shè)備需要改造,上世紀(jì)八九十年代上馬的一些中央空調(diào)主機(jī)設(shè)備也需要更新?lián)Q代。目前,地源熱泵技術(shù)作為供熱空調(diào)行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn),設(shè)備生產(chǎn)廠家眾多,各類產(chǎn)品層出不窮。短短幾年時(shí)間,在我國(guó)的空調(diào)市場(chǎng)上已經(jīng)有樹十家國(guó)內(nèi)外企業(yè)加入地源熱泵產(chǎn)品的生產(chǎn)銷售競(jìng)爭(zhēng)之中。但是,由于壓縮式制冷技術(shù)在工質(zhì)和冷凝溫度等的局限性,地源熱泵機(jī)組在制熱工況下的出水溫度一般最高只能達(dá)到55℃左右。對(duì)于新建的建筑,可以在

5、末端系統(tǒng)設(shè)計(jì)中按此溫度考慮。但是在單純更換主機(jī)的中央空調(diào)改造項(xiàng)目、散熱器采暖系統(tǒng)鍋爐改造項(xiàng)目以及熱水供應(yīng)系統(tǒng)中,55℃的供水溫度已經(jīng)不能或不完全能滿足系統(tǒng)的使用要求,從而限制了地源熱泵這一經(jīng)濟(jì)節(jié)能的技術(shù)的推廣應(yīng)用。高溫地源熱泵技術(shù)正是在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生,最高可達(dá)75℃的供熱出水溫度大大的拓展了地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用范圍。2高溫地源熱泵技術(shù)2.1高溫地源熱泵的概念高溫地源熱泵的“高溫”是相對(duì)于目前占市場(chǎng)主導(dǎo)地位的最高熱水出水溫度在55℃以下的地源熱泵產(chǎn)品而言,一般指在地(水)源溫度10-15℃時(shí),供熱溫度在60℃以上的產(chǎn)品,正常運(yùn)行出水溫度范圍在62—72℃,可以滿足所有的中央空調(diào)和生活熱

6、水系統(tǒng)的水溫要求。雖然在供熱出水溫度上只有十幾度的提高,但對(duì)于熱泵技術(shù)來說卻是一個(gè)極大的突破,一般的地源熱泵機(jī)組在該工況下,性能會(huì)極大衰減甚至無法運(yùn)行,因此高溫?zé)岜卯a(chǎn)品對(duì)設(shè)備零部件的選擇和制冷劑的使用都有很高的要求,產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計(jì)方面的成本也很高。目前國(guó)內(nèi)市常上擁有高溫?zé)岜眉夹g(shù)和產(chǎn)品的企業(yè)寥寥無幾。2.2高溫地源熱泵的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)相對(duì)于輸出溫度55℃以下的熱泵技術(shù),高溫地源熱泵在不提高低溫?zé)嵩矗ǖ卦矗囟鹊那闆r下,熱泵供熱溫度達(dá)到60℃以上,并保持較高的運(yùn)行效率和穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài),一般需要解決如下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。(1)壓縮機(jī)的選擇:目前熱泵設(shè)備常用壓縮機(jī)類型主要有螺桿壓縮機(jī)、全封閉渦旋壓

7、縮機(jī)與半封閉活塞壓縮機(jī)等,經(jīng)過對(duì)不同類型壓縮機(jī)工作特性進(jìn)行比較研究,目前高溫?zé)岜迷O(shè)備一般選用半封閉活塞壓縮機(jī);(2)工質(zhì)的選擇:根據(jù)高溫?zé)岜迷O(shè)備最大工作壓力≤25bar,采用對(duì)環(huán)境友好的R134a作為制冷劑為工質(zhì),對(duì)環(huán)境無污染,對(duì)臭氧層無破壞作用;(3)循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì):采用多路獨(dú)立制冷循環(huán)系統(tǒng),共用一個(gè)水循環(huán)系統(tǒng),降低了設(shè)備的冷凝工作溫度和壓力;(4)在設(shè)備內(nèi)部增設(shè)一特殊換熱裝置(經(jīng)濟(jì)器),增加設(shè)備運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性;(5)系統(tǒng)控制的優(yōu)化:采用平均

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