地源熱幫浦工作原理

2022-08-22 22:18:04 字數 3886 閱讀 2259

地源熱幫浦則是利用水源熱幫浦的一種形式,它是利用水與地能(地下水、土壤或地表水)進行冷熱交換來作為水源熱幫浦的冷熱源,冬季把地能中的熱量「取」出來,供給室內採暖,此時地能為「熱源」;夏季把室內熱量取出來,釋放到地下水、土壤或地表水中,此時地能為「冷源」。

地源熱幫浦供暖空調系統主要分三部分:室外地能換熱系統、水源熱幫浦機組和室內採暖空調末端系統。其中水源熱幫浦機主要有兩種形式:

水—水式或水—空氣式。三個系統之間靠水或空氣換熱介質進行熱量的傳遞,水源熱幫浦與地能之間換熱介質為水,與建築物採暖空調末端換熱介質可以是水或空氣。

地源熱幫浦是地下土壤層為冷(熱)源對建築物進行供暖、供熱水和空調**的技術。眾所周知,地層之下一年四季均保持乙個相對穩定的溫度。在夏季,地下的溫度要比地面空氣溫度低,在冬季卻比地面空氣溫度高。

地源熱幫浦正是利用大地的這個特點,通過埋藏在地下的換熱器,與土壤或岩石交換熱量。地源熱幫浦全年執行工況穩定,不需要其它輔助熱源及冷卻裝置即可實現冬季供熱、夏季供冷。所以,地源熱幫浦是一項高效節能型、環保型並能實現可持續發展的新技術,它既不會汙染地下水,又不會影響地面沉降。

在冬天,管道內的液體將地下的熱量抽出,然後通過系統匯入建築物內,同時蓄存冷量,以備夏用;在夏天,熱量從建建築物內抽出,通過系統排入地下,同時蓄存熱量,以備冬用。地源熱幫浦一年四季均能可靠的提供高品質的冷暖空氣,為我們營造乙個非常舒適的室內環境。

地源熱幫浦機組就是根據土壤換熱器的效能而專門設計的一種與土壤換熱器配套使用的熱幫浦機組。機組的設計原則:一是提高機組的能效比,做到執行高效節能;二是擴大機組進出液溫度的範圍(提高機組最高允許進液溫度和降低最低進液溫度),保證機組安全可靠的執行熱幫浦機組的工作原理和製冷機組是一致的,在小型空調器中,製冷和制熱執行,只是通過乙個換向閥把蒸發器和冷凝器調換工作。

這些機組都是由壓縮機、冷凝器、調節裝置和蒸發器四部分組成。通過管路連線,形成乙個閉環系統。壓縮機起輸送製冷劑蒸汽的作用,在冷凝器內,高溫、高壓製冷劑蒸汽與介質進行熱交換而冷凝成液體,液體經調節裝置降壓後進入蒸發器,在蒸發器內吸收被冷確物體的熱量而汽化,製冷劑蒸汽被壓縮機吸走。

即完成了壓縮、冷凝、節流、汽化四個過程的乙個流程。

(1) 壓縮機:

在壓縮蒸汽熱幫浦機組中最主要的組成部分是壓縮機,地源熱幫浦機組壓縮機採用渦旋式和螺桿式。這兩種壓縮機由於它的運動部件只作旋轉運動,機器的動平衡性好,運動時幾乎沒有振動。壓縮機具有體積小、重量輕、零件數量少、結構簡單、執行可靠、適應溫度範圍廣等特點,即便在高壓力比和較低蒸發溫度等狀態下輸氣係數仍很高。

(2) 熱交換器:

對熱交換的一般要求:傳熱效能要好,熱交換器內製冷劑和冷媒介質的流動阻力要小,結構緊湊,加工簡單,維護方便。機組選用的是效率較高的套管式換熱器和殼管式換熱器。

a 冷凝器:

冷凝器是製冷裝置的主要換熱裝置,在冷凝器中實現對製冷劑氣體的冷卻和冷凝。將冷凝熱能傳給周圍介質。為了把製冷劑經過壓縮而產生的高溫、高壓製冷劑氣體液化,在冷凝器中冷卻介質吸取的熱量,在數值上等於蒸發器從被冷卻物質吸取的熱量(製冷量)與壓縮機運轉所消耗的功轉化的當量熱之和。

qk=q0+860ni  大卡/小時

其中  qk為冷凝器的熱負荷,單位大卡/小時;

qk為壓縮機在設計工況下的製冷量,單位大卡/小時;

ni為壓縮機在設計工況下的指示功率,單位大卡/小時;

⑴ 冷卻介質流量的計算:

冷卻水流量=冷凝器熱負荷(kcal/h)/冷卻水出口溫度℃-冷卻水入口溫度℃(kg/h)

冷凝器冷卻水量的計算:

vk=qk/c(t2-t1)=qk/1000(t2-t1) m3/h

其中  vk為冷凝器冷卻水量,單位為㎏/h;

c為水的比熱,單位為1大卡/㎏*℃;

t2-t1進出水溫度差,單位℃;

對於地源熱幫浦機組,冷凝器的迴圈介質單位製冷量的流量:

製冷時,1kcal/h製冷量所需水流量為(cop≈5)

水流量=1 kcal/h×(1+1/5)/(30℃-25℃)=0.24 kg/h

制熱時,1kcal/h制熱量所需水流量為

水流量=1kcal/h×1/(50℃-45℃)=0.20 kg/h

冷凝水的最佳流速一般在0.8~1.2m/s。

⑵ 冷凝器傳熱面積的計算:

冷凝傳熱面積一般是按外表面計算

f=qk/qt=qk/k×δtm

其中  qk為冷凝器的傳熱面積,單位m2;

qt為單位熱負荷kcal/ m2·h,(3000~3500)

k為傳熱系數kcal/ m2·h·℃,(700~800)

δtm為製冷劑和冷卻水對數溫度差,單位℃,(4~6)

流體經過固體把熱量轉移到另一流體的過程稱為傳熱。在數值上等於,兩種流體溫差為1℃,每小時通過每平方公尺面積所傳遞的熱量,kcal/ m2·h·℃

b 蒸發器:

蒸發器也是製冷裝置的主要換熱裝置,在蒸發器內製冷劑液體在低溫低壓下沸騰以吸收被冷卻介質的熱量達到製冷目的。常用的蒸發器有兩種,一種是滿液式蒸發器,一種是乾式蒸發器。

⑴ 蒸發器傳熱面積的計算:

蒸發器的熱負荷ql為壓縮機設計工況下的製冷量q0大卡/小時;

fl=ql /ql= q0/k*δt0

其中  fl為蒸發器傳熱面積,單位為m2;

ql為蒸發器的單位熱負荷,單位為,kcal/ m2·h,(1500~1800);

δt0為蒸發器中,製冷劑與載冷劑之間的對數平均溫度,單位為℃,(3~5);

k為蒸發器傳熱系數,單位為,kcal/ m2·h·℃,(350~400);

⑵ 冷媒水流量:

vl=q0/1000(t1-t2)  m3/h

t1-t2為蒸發器冷媒水溫差,單位為℃;

(3)製冷劑的控制調節

熱幫浦機組的另乙個重要的裝置是節流機構,它的功能是實現製冷劑的節流和流量控制。熱幫浦系統的節流機構應符合製冷工況和制熱工況的要求,一是可以逆向流動,二是夏季和冬季的壓差之比不同。目前採用的膨脹閥是比較精確控制流量的裝置,因此,熱幫浦機組安裝乙隻膨脹閥冬、夏季同時使用。

熱幫浦機組的另乙個流動控制閥應為四通閥,它可起到變換換熱器為蒸發器和冷凝器的作用。

地源熱幫浦的優點

1、環保。地源熱幫浦從常溫土壤中吸熱或向其排熱,土壤中的能量永無枯竭,是一種可再生的清潔能源。供熱製冷無燃燒過程,避免了噪音及黴菌汙染。

2、高效節能。n兩季執行費用每平公尺約為16元左右。www.21

3、舒適。地源熱幫浦供冷暖時都是通過冷熱水經風機盤管交換完成的,所產生的冷氣和暖氣比常規空調柔和的多,熱不乾燥,冷不刺骨。

4、執行安全穩定、可靠性高。地源熱幫浦執行中無燃燒裝置,使用安全。土壤源地下管使用壽命長達50年以上,與建築物壽命相當,運轉部件壽命25年以上,折舊費與維修費大大低於傳統空調。

5、一機三用。地源熱幫浦系統可供暖、製冷,還可供生活熱水。

6、自動化程度高。全自動執行,無人值守,節省占地面積。

7、可靠性高。機組為進口名牌高質量零配件,精心裝配而成,可靠性高,維修率低;與傳統空調相比,介質工作壓力降低1/3,工質不易洩露,壓縮機負載減輕,裝置使用壽命長。

地源熱幫浦的工作原理:

熱幫浦,就象水幫浦能把低位水提公升到高位一樣可以把熱從低溫端傳送到高溫端。它是一種可以實現蒸發器與冷凝器之間功能轉換的機械,實質上是另一種形式是製冷機。地源熱幫浦(gshp)是以大地為熱源對建築物進行空調、供暖和熱水**的技術。

眾所周知,地層之下一年四季均保持乙個相對穩定的溫度。在夏季,地下的溫度要比地面空氣溫度低,在冬季卻比地面空氣溫度高。地源熱幫浦正

是利用大地的這個特點,通過埋藏在地下的換熱器,與土壤或岩石交換熱量。地源熱幫浦全年執行工況穩定,不需要其它輔助熱源及冷卻裝置即可實現冬季供熱、夏季供冷。冬季代替鍋爐從土壤中取出熱量,以30-40℃左右的熱風向建築物供暖,通過熱幫浦把大地中的熱量公升高溫度後對建築供熱,同時使大地中的溫度降低,即蓄存了冷量,可供夏季使用;夏季代替普通空調向土壤排熱,以10—17℃左右的冷風形式給建築物製冷,通過熱幫浦把建築物中的熱量傳輸給大地,對建築物降溫,同時在大地中蓄存熱量以供冬季使用。

同時,它還能**生活熱水。地源熱幫浦一年四季均能可靠的提供高品質的冷暖空氣,為我們營造乙個非常舒適的室內環境。

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地源熱幫浦工作原理及分類

地源熱幫浦則是利用水源熱幫浦的一種形式,它是利用水與地能 地下水 土壤或地表水 進行冷熱交換來作為水源熱幫浦的冷熱源,冬季把地能中的熱量 取 出來,供給室內採暖,此時地能為 熱源 夏季把室內熱量取出來,釋放到地下水 土壤或地表水中,此時地能為 冷源 是集製冷,制熱,生活熱水三位一體功能的整合系統。功...