地源热泵原理资料中英文版Word下载.docx
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此外,冬季通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑供热,同时使大地中的温度降低,即蓄存了冷量,可供夏季使用;
夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地,对建筑物降温,同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。
这样在冬夏负荷相平衡的情况下,在地源热泵系统中的大地起到了蓄能器的作用,进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。
可以大大减少对化石燃料的消耗,减少对环境的污染,符合人类可持续发展的要求。
Inaddition,theearthinwinterthroughtheheatpumpheattemperatureofbuildingheating,whiletheearthtemperaturedecreases,i.e.thequantityofcoldstorage,canbeusedinsummer;
summerthroughtheheatpumptotransferheattotheearthinthebuilding,tothebuildingcooling,whiletheheatisstoredintheearthforthewintersoinwinterandsummerloadbalancedconditionsingroundsourceheatpumpsysteminearthtotheactionofaccumulator,tofurtherimprovetheenergyefficiencyofairconditioningsystem.Cangreatlyreducetheconsumptionoffossilfuels,reducethepollutionoftheenvironment,inaccordancewiththerequirementofsustainabledevelopment.
2.地源热泵空调系统的分类(Classificationofgroundsourceheatpumpairconditioningsystems)
地源热泵系统室外地下换热环路(即地下热交换器)采用埋管(即埋置地下热交换器)的方式来实现,埋管方式多种多样。
目前国外普遍采用的有垂直埋管和水平埋管两种基本的配置形式(如图所示)。
Groundsourceheatpumpsystemforoutdoorundergroundloopheatexchanger(i.e.undergroundheatexchanger)withburiedpipe(buriedundergroundheatexchanger)way,buriedinavarietyofways.Widelyusedoverseasverticalburiedpipeandhorizontalburiedpipestwobasicconfigurations(asshown).
垂直埋管是在地层中垂直钻孔,然后将地下热交换器以一定的方式置于孔中,并在孔中注入填充材料的施工工艺。
水平埋管是在浅层土壤中挖沟渠,将换热管水平的埋置于沟渠中,并填埋的施工工艺。
地下热交换器型式和结构的选取应根据实际工程以及给定的建筑场地条件来确定。
Theverticalburiedpipeisdrilledverticallyinthestratum,thentheundergroundheatexchangerisplacedintheholeinacertainway,andthefillingmaterialisinjectedintotheholeHorizontalburiedpipeistodigtrenchesinshallowsoil,andtoburytheheatexchangepipehorizontallyintheditchandtoburyit
Selectionoftypeandstructureofundergroundheatexchangersshallbebasedonactualengineeringandgivenconstructionsiteconditions
3.地源热泵空调系统的组成(Thecompositionofgroundsourceheatpumpairconditioningsystem)
地源热泵冷暖空调系统主要由3部分组成:
室外地下换热环路系统;
地源热泵机组;
室内应用换热系统。
Groundsourceheatpumpairconditioningsystemismainlycomposedof3parts:
outdoorundergroundheatexchangerloopsystem;
groundsourceheatpumpunit;
indoorapplicationofheat
exchangesystem
3.1室外地下换热环路系统(Outdoorundergroundheatexchangerloop
system)
室外地下换热环路系统由埋设在地下的HDPE管(高密度聚乙烯管)、孔内填充材料和循环水泵及相关附属部件组成。
循环水泵驱动HDPE管路中的循环液体(一般为水或加入防冻剂的水溶液),使其不断循环,将地下的能量置换出作为地源热泵系统的冷热源。
室外地下换热环路系统,是整个空调系统冷热源部分设计的核心。
整个空调系统中无论冷量还是热量,都是来源于蕴藏在地下的地温。
因此室外地埋管换热系统是整个空调系统冷量和热量的源头,本子系统设计的质量直接影响到今后整个空调系统的造价、使用效果和运行费用,因此,必须经过科学论证、仔细计算、精心设计、认真施工,方能保证系统的成功运行。
BybetweentheburiedpipeheatexchangerHDPEoutdoorundergroundloopsystem(highdensitypolyethylene),holefillingmaterialandcirculatingpumpandrelatedancillarycomponents.CirculatingpumpdrivencirculationliquidHDPEinthepipeline(aswaterorwatersolutionwithantifreeze,general)sothatitdoesnotbreakthecycleofenergyreplacementtheundergroundascoldandheatsourceofgroundsourceheatpumpsystem.
Theoutdoorgroundloopheatexchangersystem,isthecoredesignofthecoldandheatsourceoftheairconditioningsystem.Whethercoldorheatintheairconditioningsystem,arederivedfromthegroundhiddenunderground.Sotheoutdoorgroundheatexchangersystemisthesourceoftheairconditioningsystemofcoldandheat,qualitydirectlyaffectsthesystemdesignbookthefutureoftheentireairconditioningsystemcost,useeffectandoperationcost,therefore,ascientificjustificationmustbecarefullycalculated,carefuldesign,carefulconstruction,toensurethesuccessfuloperationofthesystem.
土壤换热器的种类(Typesofsoilheatexchangers)
(a)垂直盘管式(Verticalcoil)(b)水平盘管式(Horizontalcoil)(c)垂直套管式(Verticalsleeve)换热器埋管形式一般有两种形式,即竖埋管和水平埋管。
由于水平埋管占地面积较大,且换热指标小于竖埋管,实际应用中受到制约的因素较多。
竖埋管一般可分为U型管和套管型两种,根据试验研究,套管型换热器热能力大于U型管换热器,但换热器成本较高,施工难度较大,实
际工程中较少采用。
Heatexchangertubeformgenerallyhastwoforms,namelyverticalpipeandhorizontalburiedpipes.Duetohorizontalburiedpipesandlargeareaheatindexlessthanverticalburiedtube,aremorerestrictivefactorsinthepracticalapplication.TheverticalburiedpipecanbedividedintoUtypetubeandsleevetypetwo,accordingtotheexperimentalstudyofcasingtypeheatexchanger,theheatcapacityisgreaterthantheUtypeheatexchanger,butforthehighcostoftheheatexchanger,difficultconstruction,lesspracticaluse.
水平埋管(Thehorizontalburiedpipe)水平埋管地热换热器也就是在地表深度设置地下埋管的地热换热器,通常采用单层直管、双层或多层直管、螺旋型水平埋管的方式。
水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二层六管等形式,由于多层埋管的下层管处于一个较稳定的温度场,换热效率好于单层,而且占地面积较少,因此在实际工程应用中,采用多层管的较多。
Horizontalburiedtubegeothermalheatexchangeristhegeothermalheatexchangerwithundergroundburiedpipeinthesurfacedepth.Thesinglelayerstraightpipe,doublelayerormultilayerstraightpipeandspiralhorizontalburiedpipeareusuallyadoptedHorizontalburiedpipesaremainlysinglechannelsingle,singlechanneldouble,singlechanneldoublelayertwo,singlechanneltwolayerfourlayersixtwotube,singlechanneltubeform,becauseofthemultilayerpipelowerpipeinastabletemperaturefield,theheattransferefficiencyisbetterthanthesinglelayer,andcoversanareaofless,sointheactualengineeringapplication,usingmultilayertubemore.
水平埋管的方式(Horizontalburiedpipeway)
垂直埋管(Verticalburiedpipe)
根据埋管形式的不同,一般有单U形管,双U形管,小直径螺旋盘管和大直径螺旋盘管,
立式柱状管、套管式管等形式;
按埋设深度不同分为浅埋(≤30m)、中埋(31~80m)和深埋(>
80m)。
目前使用最多的是U形管式、套管式,下面作一简述。
Accordingtothedifferentformsofburiedpipe,usuallyhaveasingleUtube,doubleUtube,smalldiametercoilandlargediameterspiralpipe,verticalcylindricaltube,sleevetypepipeandotherforms;
accordingtodifferentburieddepthisdividedintoshallow(lessthan30m),buriedinthe(31~80m)anddeep(>
80m).
Atpresent,themostuseisUtubetype,sleevetype,thefollowingforabriefdescription
垂直埋管的布置图(Layoutofverticalburiedpipe)竖直埋管地热换热器也就是在若干竖直钻孔中设置地下埋管的地热换热器,通常采用U型埋管的形式。
U型埋管地热换热器也就是一个钻孔中布置U型管,再加上回填材料,与周围土壤构成一个整体。
一个钻孔中可以设置单组U型管,也可以设置两组U型管。
Geothermalverticalburiedpipeheatexchangerisarrangedinanumberofverticaldrillinginundergroundpipeheatexchanger,tubeheatexchangerisarrangedinaholeofUtypetubeform.UtypecommonlyusedUtypepipeburied,plusbackfillmaterial,formawholewiththesurroundingsoilaholecanbearrangedinasinglesetofUtube,canalsosetuptwogroupsofUtypetube.
3.2室内换热系统
室内换热系统由室内循环系统、电气自控系统、室内末端系统(多为风机盘管)及相关附属部件组成。
该部分的作用是将已经调节好的空气分配到建筑物中去,从而实现建筑物内的供暖和制冷。
此部分与常规空调系统的基本相同,在此不做介绍。
Indoorheatexchangesystem
Theindoorheatexchangersystembyindoorcirculationsystem,electricalcontrolsystem,indoorterminalsystem(forfancoil)andrelatedancillarycomponents.Thispartistheroleoftheairconditioninghasgooddistributioninbuildings,soastorealizethebuildingheatingandcooling.
Thissectionisbasicallythesameastheconventionalairconditioningsystem,andwillnotbeintroducedhere
3.3地源热泵空调机组(Groundsourceheatpumpairconditioningunit)地源热泵空调机组是室外地下换热环路系统与室内换热系统的连接点,其通过输入一定的动力,使压缩机做功,室机组内部的制冷剂进行循环,从而将室外地下环路中的能量传送到室内换热系统中去。
地源热泵空调机组是整个系统的动力核心,是整个空调系统的“心脏”,也是整个空调系统中最昂贵的设备。
Groundsourceheatpumpairconditioningunitisconnectedwithoutdoorundergroundheatexchangersystemandindoorloopsystem,theinputbysomepower,sothatthecompressorworkingchamberunitwithintherefrigerantcycle,sothattheenergytransferintheoutdoorundergroundlooptoindoorheatsystem.
Groundsourceheatpumpairconditioningunitisthepowercoreofthewholesystem,theheartofthewholeairconditioningsystem,andthemostexpensiveequipmentinthewholeair-conditioningsystem
4.地源热泵空调系统的原理(Theprincipleofgroundsourceheat
pumpairconditioningsystem)地源热泵机组利用土壤的蓄热性能,对埋入地下的换热器,冬季把土壤中的热量取出来,供给室内,此时土壤作为热泵机组的“热源”;
夏季把室内热量取出来,释放到土壤中,此时土壤作为热泵机组的“冷源”。
其工作原理如下图:
Theheatstorageperformanceofsoilbyusinggroundsourceheatpump,theheatexchangerburiedunderground,thesoilinthewinterheatoutofindoorsupply,thesoilasaheatpumpheat;
summerindoorheatout,releasedintothesoil,thesoilasaheatpumpunitofthe"
coldsource"
.Theworkingprincipleasshownbelow:
地源热泵机组原理图
4.1制冷原理(principleofrefrigeration)
在制冷状态下,地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,使其进行汽-液转化的循环。
地源热泵机组蒸发器中的冷媒吸收室内循环系统中所携带的热量而蒸发,这样就将室内循环系统中所携带的热量吸收至冷媒中,然后压缩机对冷媒做功,将蒸发器中的冷媒蒸汽压缩到冷凝器中,在冷凝器中,冷媒所携带的热
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