工程热力学论文 节能工程论文

工程热力学论文节能工程论文浅析地源热泵的发展前景1前言随着经济的发展，人们节能、环保意识的日益提高，人们迫切的寻找新的节能环保型空调形式。地（水）源热泵作为一种节能、环保的绿色产品适应能源可持续发展战略要求，在中国必将有广阔的应用和发展前景。2热泵的概念简单说来就是从低温热源吸热送往高温热源的循环设备。以消耗一部分低品位能源（机械能、电能或高温热能）为补偿，使热能从低温热源向高温热源传递的装置。其实质是借助降低一定量的功的品位，提供品位较低而数量更多的能量。由于热泵能将低温热能转换为高温热能，提高能源的有效利用率，因此是回收低温余热、利用环境介质（地下水、地表水、土壤和室外空气等）中储存的能量的重要途径。3热泵的工作原理热泵中的制冷机在蒸发器中蒸发吸取自然水源或大气中的热量，经压缩后再冷凝器中放出热量加热供热系统的回水，然后由循环泵将水送到热用户做采暖或热水供应等；制冷机在冷凝器中凝结成饱和气体经节流降压降温进入蒸发器，蒸气吸收热量，气化为干饱和蒸气，从而完成一个循环[1]。4地源热泵研究现状1912年瑞士H.Zoelly首次提出利用土壤作为热泵系统低温热源的概念。上世纪50年代，该技术引起普遍关注，随着后来爆发的能源危机欧美等国相继加大了该技术的投入。建立和完善了相应的理论，改进了相关部件等材料，推广了改技术的应用。在国内，1989年当时山东青岛建筑工程学院在国内建立了第一台地源热泵系统的试验台；1996年天津商学院也开始了地源热泵系统的研究；1998年重庆建筑大学建成了包括浅埋竖埋管换热器和水平埋管换热器在内的热泵系统；1998年青岛建工学院建成了聚乙烯垂直土壤源热泵系统；湖南大学1998年建成了水平埋管土壤源热泵系统；1999年同济大学建成了垂直土壤源热泵系统。这些系统为我国推广土壤源热泵奠定了基础。从2000年开始，北京、沈阳、长春、济南、温州、重庆、米泉已建立了一系列土壤源热泵系统的示范工程。土壤源热泵系统越来越多地被房地产商所关注和采用。5地源热泵发展的优势5.1建筑节能的客观需要建筑能耗目前占到全社会总能耗27%左右，其中建筑物供热制冷的能耗大概占到整个建筑能耗的60%左右，因此，如何在改善建筑热舒适性的条件下降低采暖制冷能耗是建筑节能工作中的重点[2]。地源热泵作为一种建筑物供热制冷新技术可以通过消耗少量的电能或热能来有效地利用地热能达到这样的目的。5.2地源热泵自身优势5.2.1与其他传统空调相比（1）利用可再生能源：属可再生能源利用技术地源热泵从常温土壤或地表水（地下水）中吸热或向其排热，利用的是可再生的清洁能源，可持续使用。（2）高效节能，运行费用低：属经济有效的节能技术地源热泵的冷热源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，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。另外，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。在制热制冷时，输入1KW的电量可以得到5KW以上的制冷制热量。（3）节水省地1）以土壤(水)为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗水资源，不会对其造成污染。2）省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施，机房面积大大小于常规空调系统，节省建筑空间，也有利于建筑的美观（4）环境效益显著该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，在供热时，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，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的环保产品。（5）运行安全稳定，可靠性高。（6）一机两用，应用范围广地源热泵系统可供暖、制冷，一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于住宅的采暖、供冷。（7）自动运行地源热泵机组由于工况稳定，所以可设计简单系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，可无人值守；此外，机组使用寿命长，均在20年以上。5.2.2各热泵间比较下列举出了不同热源热泵的优缺点及适用范围。可以看出水源热泵和土壤源热泵比空气源热泵的优势在于更加节能环保。而水源热泵和土壤源热泵可以归结为地源热泵[3]。水源充足的地区更适合采用水源热泵系统。土壤源热泵浅层底层土壤1.节能、运行费用低；2.一机多用，节约设备用房；3.环保、零污染；4.可再生能源。1.地下埋管较困难、水平埋地管换热器占地面积大（约1.2m2埋地管/m2建筑面积；2.增加了勘测及埋管的费用，初投资偏高。适用于写字楼，宾馆客房，迎合，商场，学校，别墅，公寓等建筑。地域广阔的地区更合集采用地源热泵系统，例如：建筑周围的足球场，停车场，大型广场等。5.3地源热泵在中国的发展前景中国大部分地区冬冷夏热，即冬天需要采暖，夏季需要空调供冷。以前经济不发达，人们的生活水平低，在黄河以南地区不采暖，冬天挨冻，北方地区不用空调，夏季受酷暑煎熬。现在经济发达了，人们生活要求提高了，冬冷夏热地区既要采暖又要空调，所以供热空调产品市场潜力巨大。传统的供暖空调方式是两套系统分别解决冬季供暖（如采用锅炉或集中热网）和夏季供冷（如分体空调机或中央制冷机），系统投资大，占地多。尔地源热泵系统具有经济、节能、环保等多方面的优势，弥补了中国传统的供暖空调方式存在的问题，符合中国环境保护与能源节约的政策，所以地源热泵系统在中国具有良好的市场前景。从国家政策到地方政府，从私人别墅到普通住宅，中国地源热泵已然迎来了自己的黄金时代。据统计，在2011年中国地源热泵规模将达60亿，中国将逐渐步入中央空调节能时代。6结语地源热泵技术将成为利用可再生能源的一个主力军，它已经在全国城市级区域逐渐推广应用，必将成为我国城市经济发展中的一个新的增长点；在节能减排、保护环境这样的大背景下，地源热泵由于其自身的节能、环保、经济等优势，成为空调发展的趋势。不过，地源热泵的广泛应用，还需要更多的各个专业各个领域的人来共同努力共同配合，从政府政策、主机设计制造、系统的设计和运行管理等各个方面都来共同参与。只有这样，地源热泵才能最大限度的发挥其作用，我国的地源热泵市场前景广阔，地源热泵产业会是非常有希望的产业。参考文献：[1]廉乐明，李力能，吴家正，谭羽飞．工程热力学（第四版）．北京：中国建筑工业出版社，1999．[2]国家发展和改革委员会．节能中长期专项规划[M]．北京:中国环境科学出版,2005[3]张小东，葛一春．谈地源热泵及其工程中的应用机理．陕西建筑．2008，(3)．