免费在线 地表水源热泵 水源的要求（水温、水质、水量、水源地与应用地点的距离） 可以获得较高的COP 污水源热泵应用 应用的关键是合适的水源，应用地区和范围受到限制 3 地下水源热泵 水源热泵的基本组成包括地下水源系统、地面热泵机组、建筑物空调系统三部分，其工作原理如图所示 技术要求： 水量与水温 充足的水源水量是影响水源热泵系统的重要因素, 一般要求地下水的取水量为每ｋＷ制冷量为～ｋｇ/s, 10,000 m2的空调面积需要的地下水量约为150 m3/h。 制冷时水源温度一般要求在 14-33℃ ；制热时水源温度一般要求在 12-22℃ 之间。 另外取水井与回灌井之间应有一定的距离, 目前实际应用运行良好的工程中,取水井与回灌井之间的间距均在40ｍ以上。 水质要求： 热泵机组对水源的水质有一定的要求,如果水质达不到要求,会对阀门、主机及其附件构成危害,尤其对多数热泵厂家采用的板式换热器产生的危害更为严重,从而影响系统的运行 用于热泵机组的水源，含砂量应＜ 1/20 万，浑浊度＜ 20 毫克 / 升。如果水源热泵系统中装有板式换热器，水源水中固体颗粒物的粒径应＜ 0.5 毫米。水源 pH 值应为 ，水源水中的 CaO 含量应＜ 200 Mg/L ，矿化度应＜ 3g/L 在水源水质不满足要求的情况下，通常可以采取一些处理手段如设置除污器,电子除垢仪，或在取水井内多设几层过滤装置以减小井水中所含沙尘颗粒直径,从而满足机组对水质的要求 水井的要求： 水井一般由井孔、井壁管、滤水管、沉砂管组成 井孔用钻机钻成，井壁管安装在非含水层处，用以支撑井孔孔壁，防止坍塌，井管与孔口周围用粘土或水泥等不透水材料封闭，防止地面污水渗入 滤水管安装在含水层处，除有井壁管作用外其主要作用是滤水挡砂 井管最底部为沉砂管，用以沉积水中泥沙，延长管井使用寿命 图2. 管井结构剖面示意图 国内的地下水回灌基本上采用原先的人工回灌方式，主要分为压力回灌和真空回灌两种。现在国内的大多数系统都采用的是真空回灌的地下水回灌方式 回灌量大小与水文地质条件、成井工艺、回灌方法等因素有关，其中水文地质条件是影响回灌量的主要因素 在砾卵石含水层中，单位回灌量一般为单位出水量的 80% 以上 在粗砂含水层中，回灌量是出水量的 50-70% 细砂含水层中，单位回灌量是单位出水量的 30-50% 地下水源热泵可获得较高的COP 存在的技术难题：回灌、地下水的二次污染等 应用上受到地下水保护要求的限制，尤其在水资源短缺的地区，难以得到推广应用 水资源费的收取，很大程度上抵消了其在运行效率的影响 4 土壤源热泵（通常也成“地源热泵”） 土壤源热泵利用地下埋管与土壤或用井下换热器与地热水进行热交换，系统组成与工作原理如图所示。土壤源热泵主要由三部分组成：地下埋管换热器、地面热泵机组和空调末端循环系统 冷凝器 蒸发器 压缩机 U型埋管 膨胀阀 采暖末端 回热器 夏季，热泵机组按制冷工况运行，空调末端装置回水通过蒸发器降温，机组冷凝器热量通过地下埋管换热器排至地下土壤 冬季，通过循环水管道阀门切换，热泵机组按制热工况运行，空调末端装置回水通过冷凝器加热升温，蒸发器通过埋管换热器从地下土壤吸热 埋管方式 水平埋管 垂直埋管 垂直套管 垂直U型管 土壤源热泵系统分类 一般认为垂直埋管的性能优于水平埋管系统，占地面积较少，但施工难度相对较高一些 垂直埋管： 地下埋管换热器一般采用高密度聚乙烯塑料管，直径一般在25～32mm 埋管深度一般为25－120m 埋管井间距一般为3～5m 埋管井钻孔直径一般在φ100～ φ150 土壤源热泵所具有的特点 (1)属国家推广应用的可再生能源利用技术 地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源，是清洁的可再生能源一种利用形式 加快可再生能源的开发与应用，在建筑节能领域推广地源热泵技术，是国家能源发展战略的重要目标之一 （2）属经济有效的节能技术，运行费用低 地下土壤温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是优良的热泵低温热源 这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右 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 据北美地区的调查资料表明，一个经过精心设计、安装和运行维护管理的地源热泵系统，在满足同样舒适性标准的前提下，其年运行能耗可仅为常规空调系统的50% 地下土壤温度的实测数据表明，地下土壤温度在全年基本稳定，因而是一种较为理想的热泵低温热源和高温热汇。 邯郸地区冬季地下土壤温度实测 （3）一机多用 地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水 一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统 （4）运行可靠，维护费用低 机组使用寿命长，均在15年以上 机组紧凑、节省空间 自动控制程度高，可无人值守 维护费用低 Martin等（2000）对地源热泵系统和常规空调系统冷热源的维护维修成本进行了详细地调查和分析，结果是地源热泵平均维护维修费用为常规空调系统冷热源的45％ （5）环境效益显著 地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上 该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物 不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量 地源热泵应用推广的制约因素 场地的限制 设计和施工的技术要求较高 地源热泵系统方案规划、设计和运行控制方法，应充分考虑不同地区的空调和采暖负荷特征以及地下土壤特性等因素，并应综合考虑投资、运行成本等问题。地源热泵技术的推广和应用，必须建立在经过有效性和可靠性验证的地源热泵模拟基础之上 应用领域： 可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑 特别适合于别墅、住宅楼的采暖、空调 土壤源热泵作为一种空调冷热源方式，无论在环境方面还是在运行能耗方面，都具有很大的发展潜力 二、土壤源热泵的应用背景和现状 （一）采暖空调系统冷热源类型 冷源：电力驱动冷热水机组 吸收式冷水机组 直燃式 各类热泵 热源：城市热网 集中供热锅炉房（燃煤、燃气） 吸收式或直燃式机组 分散式热源（壁挂炉等） 各类热泵 冷热源选择面临的基本问题 能源政策与环境保护政策 建筑节能要求 能源结构与能源价格调整 投资和运行费用 目前随着我国住宅市场化改革，新建商品住宅小区发展迅速 随着城市环境问题的日益重视和能源结构的调整，北方地区新建小区一般就不再运行采用燃煤锅炉房供热，何种方式可以经济、清洁地解决这些新建小区的供热问题成为目前住宅建设中的大问题 （二）地源热泵面临的发展机遇 地源热泵是实现住宅等建筑节能的一种切实可行的选择，是一种经过实践证明了的有效供热空调方式 一、暖通空调工程的特点 暖通空调工程活动是人的一种具有价值性与目的性的、对自然的一种建造性实践活动。暖通空调工程的应用体现了人的生存能力的扩展与人性的展示，是人的本质力量的体现与物化。暖通空调工程首先是一种人类的活动，是人的创造性工作的结果。 暖通空调工程的特点 第一，社会性。工程的社会性体现在工程往往对社会的经济、和文化的发展具有直接的、显著的影响和作用。同时，工程建设本身需要大量的人员。 第二，综合性。需要运用多学科知识，需要多个专业的配合，工程的实施需要多个环节。 第三，实践性。需求来自于实践，在实践中不断取得创新和发展。 暖通空调工程的作用 生产生活所需的人工环境控制——改善了人类的生活品质，扩展了人的生存和活动空间，提高了人类抵御自然力的能力，对人类文明进步、文化发展做出了巨大贡献。 存在的问题：消耗资源，污染环境 二、暖通空调工程中的伦理关系 1、工程中的人际正义问题 同代人之间的分配正义 代际之间的分配正义——可持续发展 2、工程中的人与自然的关系 生态公正 3、好的工程与坏的工程 工程的人本性 工程的经济性 工程的完整性 工程的公正性 工程的生态性 三、暖通空调工程师责任意识 质量生命意识 经济效益意识 社会责任意识 工程伦理在暖通空调工程中的应用——建筑节能 1、能源的种类： 一次能源与二次能源 一次能源：煤炭、石油、天然气 二次能源：电力、蒸汽 可再生能源与不可再生能源： 可再生：太阳能、风能、地热能、水能 不可再生：煤炭、石油、天然气 常规能源与新能源： 常规： 煤炭、石油等 新能源：太阳能、地热能、风能、核能等 污染型能源和清洁型能源：污染型能源包括煤炭、石油等，清洁型能源包括水力、电力、太阳能、风能以及核能等 一、中国能源状况与政策 中国能源资源特点： 能源资源总量比较丰富 中国拥有较为丰富的化石能源资源。其中，煤炭占主导地位。2006年，煤炭保有资源量10345亿吨，剩余探明可采储量约占世界的13%，列世界第三位。已探明的石油、天然气资源储量相对不足，油页岩、煤层气等非常规化石能源储量潜力较大。中国拥有较为丰富的可再生能源资源。水力资源理论蕴藏量折合年发电量为万亿千瓦时，经济可开发年发电量约万亿千瓦时，相当于世界水力资源量的12%，列世界首位 人均能源资源拥有量较低。 煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15左右。耕地资源不足世界人均水平的30%，制约了生物质能源的开发。 能源资源赋存分布不均衡 中国能源资源分布广泛但不均衡。煤炭资源主要赋存在华北、西北地区，水力资源主要分布在西南地区 石油、天然气资源主要赋存在东、中、西部地区和海域 中国主要的能源消费地区集中在东南沿海经济发达地区，资源赋存与能源消费地域存在明显差别 大规模、长距离的北煤南运、北油南运、西气东输、西电东送，是中国能源流向的显著特征和能源运输的基本格局。 能源资源开发难度较大 与世界相比，中国煤炭资源地质开采条件较差，大部分储量需要井工开采，极少量可供露天开采 石油天然气资源地质条件复杂，埋藏深，勘探开发技术要求较高 未开发的水力资源多集中在西南部的高山深谷，远离负荷中心，开发难度和成本较大 非常规能源资源勘探程度低，经济性较差，缺乏竞争力。 随着中国经济的较快发展和工业化、城镇化进程的加快，能源需求不断增长，构建稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系面临着重大挑战，突出表现在以下几方面： 资源约束突出，能源效率偏低 中国优质能源资源相对不足，制约了供应能力的提高 能源资源分布不均，也增加了持续稳定供应的难度 经济增长方式粗放、能源结构不合理、能源技术装备水平低和管理水平相对落后 能源消费以煤为主，环境压力加大 煤炭是中国的主要能源，以煤为主的能源结构在未来相当长时期内难以改变。 煤炭消费是造成煤烟型大气污染的主要原因，也是温室气体排放的主要来源 随着中国机动车保有量的迅速增加，部分城市大气污染已经变成煤烟与机动车尾气混合型。 市场体系不完善，应急能力有待加强 中国能源市场体系有待完善，能源价格机制未能完全反映资源稀缺程度、供求关系和环境成本 能源资源勘探开发秩序有待进一步规范，能源监管体制尚待健全 煤矿生产安全欠账比较多，电网结构不够合理，石油储备能力不足，有效应对能源供应中断和重大突发事件的预警应急体系有待进一步完善和加强。 中国政府正在以科学发展观为指导，加快发展现代能源产业，坚持节约资源和保护环境的基本国策，把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，努力增强可持续发展能力，建设创新型国家，继续为世界经济发展和繁荣作出更大贡献。 ? 中国能源战略的基本内容是：坚持节约优先、立足国内、多元发展、依靠科技、保护环境、加强国际互利合作，努力构筑稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系，以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展。 建筑能耗包括建材生产能耗、建筑施工能耗和建筑使用能耗，其中建筑使用能耗占80-90%。 建筑使用能耗主要包括采暖、通风、空调、照明、炊事燃料、家用电气、热水供应等。 在全世界的能源消耗中，无论是发达国家还是发展中国家，建筑能耗在总能耗中的比例都是很大的，约为20%~40%。因。