地源热泵空调调研报告（精选10篇）
1.地源热泵空调调研报告 篇一
地源热泵空调是采用节能环保的地源热泵系统，其冷热源采用安装灵活、易于控制的埋管式土壤源热泵系统，也称土壤耦合式热泵系统。
热泵技术是近代科学发明的一种节能技术。向热泵机组输入一定电能驱动压缩机作功，使机组中的工质(如R22、R134a)反复发生蒸发吸热和冷凝放热的物理相变过程，就能实现空间上的热量交换和传递转移。
地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能)，实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖;夏季，把室内的热量取出来，释放到地下去。通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。
地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机主要有两种形式：水—水式或水—空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。
2.地源热泵空调调研报告 篇二
目前, 热泵热水器的整体市场仍处于初级阶段, 现状如同10年前的空调行业一样, 洗牌毋庸置疑。据统计, 市场每年有接近200家的新品牌涌现出来, 淘汰掉的品牌也不计其数。整个行业必定经历多番调整和洗牌, 才会走向正轨, 但是真正的洗牌并未到时候, 新生的行业需要众多品牌的合力推广和进行前期的市场预热, 只有市场完全启动, 洗牌才会真正的出现“剩者为王”。
回顾2009年, 整个热泵热水行业在发展中暴露出的问题与矛盾依然很多:
(1) 市场认知度依然不高。与整个热水器的市场接受度来比, 消费者对热泵热水器的认知度显然是相差甚远。造成这种现象的根本原因是:第一, 标识没有得到统一。如格力称为空调型节能热水器, 美的称空气源, 还有的叫空气能, 如此名称的不统一阻碍了市场的整体推广;第二, 区别于空调、地暖等暖通行业, 热泵热水器还未有专门的行业协会来组织推广, 行业缺少规范和必要的市场监管;第三, 整个市场的推广工作没有体系化和常态化。如今, 各厂家都是零散作战, 大部分企业都在单方面追求企业规模和效益, 而忽视了宣传效应, 尤其是推广的整体方案, 对下线的经销商宣传也没有大力的支持, 完全依靠经销商自身生存, 市场自由发展。
(2) 国家尚未大力支持。目前, 国家也并没有大力支持热泵热水器的推广, 对其节能性、稳定性依然在测试、讨论。个别省份对节能产品也出台了新规定, 如:2009年12月1日正式实行的《江苏省建筑节能管理办法》中第二十九条中规定:新建建筑的采暖制冷系统、热水供应系统、照明设备等应当优先采用太阳能、浅层地能、工业余热、生物质能等可再生能源, 并与建筑物主体同步设计、同步施工、同步验收。政府投资的公共建筑应当至少利用一种可再生能源。其中也并未明确热泵热水机是节能产品, 这显然与厂家打出的“节能”口号形成巨大的反差。2009年初, 包括美的、中宇在内的7家生产厂商加入中国制冷空调工业协会发起的热泵热水机CRAA认证联盟, 希望借助这样的平台, 能够更好的与政府进行沟通。据了解, 欧盟已经正式出台相关政策补贴热泵, 美国、澳大利亚、日本等发达国家已经认可热泵热水器可再生能源, 相信此举也会促进发展中国家的发展。
(3) 销售渠道杂而乱。目前, 很多品牌都是对点销售, 没有全盘操作意识, 他们通常在一个营销网点“死掉”之后, 再另选下一个, 这种“打一枪换一个地”的市场运作方式对整个行业的可持续发展造成了极坏的影响。因此, 厂家在各区域必须建立稳定的渠道, 走专业化发展道路。此外, 在热泵热水器的厂家中, 除大家所熟知的中央空调企业、家用空调企业、太阳能企业、节能设备企业之外, 部分工程水箱厂家也纷纷欲转型。
(4) 厂家实力良莠不齐技术尚待完善。众所周知, 空气能的技术要求比空调制造更高, 气候、水质、安装的质量、产品的配比等任何一个因素都会影响机器的使用寿命, 导致机器罢工甚至直接报废。小厂家说热泵是高暴利的行业, 这其中绝大部分都使用了廉价的压缩机, 在量提升不了的情况下, 他们通过降低生产成本, 来完成市场的销售额。这种做法的结果就造成产品的不稳定, 而质量的不过关又导致了消费者对产品缺少足够的信任, 从而影响了市场整体的接受能力不断减弱。在调研中, 我们发现产品品质是经销商们最担心的问题, 大部分经销商表示不要求厂家标新立异, 他们更看中稳定的技术和高质量的产品。所以说, 厂家要想真正赚钱, 就必须以确保产品质量为前提, 将销售规模提升, 由价格上的高利润转到量上面的高回报, 实现真正的成本降低。
3.别墅型建筑地源热泵空调系统设计 篇三
摘 要： 地源热泵是一种利用土壤所储藏的太阳能资源作为冷热源进行能量转换的供暖制冷空调系统，通过输入少量的高品位能源（如电力、机械功、燃气和液体燃料），实现热量从低温热源向高温热源的转移.以上海某小型别墅为对象，设计了一套家用地源热泵空调系统.首先计算了夏季冷负荷和冬季热负荷，然后根据冷、热负荷选择一套水源热泵机组（MWH080CR型机组）和相应的风机盘管，进行了室内水管环路系统、土壤热交换器和地板采暖的设计选型，最后对系统的能效比进行了计算.结果表明，该空调系统具有节能环保、稳定可靠、舒适耐用等优点.
关键词： 地源热泵系统； 地埋管换热器； 地板采暖； 风机盘管
中图分类号： TQ 051.5；TU 243 文献标志码： A
Design of ground source heat pump air conditioning system in a villa
XIE Yingming，WANG Shuhao
（School of Energy and Power Engineering， University of Shanghai for
Science and Technology， Shanghai 200093， China）
Abstract： Ground source heat pump uses the solar energy stored in soil as a heat source for heating and refrigeration.This air conditioning system was operated through the import of a small number of highgrade energy （such as electricity，mechanical power，and gas or liquid fuels） to transfer this heat from low temperature heat source to high temperature heat source.The design of a ground source heat pump system for a small villa in Shanghai was described in this paper.Firstly，the cooling load and the heating load of the villa were calculated.Secondly，a watersource heat pump （Integrated horizontal MWH008CR，McQuay Air Condition Ltd model） and its corresponding fancoil units were chosen.Thirdly，the indoor waterpipe loop system，ground source heat exchanger，and floor heating system were designed and their corresponding water pumps were selected.At last，energy efficiency of this system was calculated.It could be concluded that this ground source system has the merits of energy saving，environmental protection，high reliability，comfortability，and durability.
Keywords： ground source heat pump； ground heat exchanger； floor heating system； fancoil unit
地源热泵是一种利用浅层土壤或含水层实现供热和空调制冷的高效节能设备[1].通过输入少量的高品位能源（如电力、机械功、燃气和液体燃料），实现热量从低温热源向高温热源的转移.已有研究[2]表明：5 m以下的地下土壤温度基本不随外界环境及季节的变化而改变，相当于当地年平均气温，即土壤具有较好的蓄能特性.因此，土壤是一种理想的冷/热源.地源热泵作为一种节能环保型空调装置，已被各国政府确立为值得大力推广应用的新型空调技术[3].
上海属于夏热冬冷地区，最热月平均气温达30.2℃，最冷月平均气温为4.2℃，其气候条件适合推广地源热泵.上海地区的浅层土是以黏土、亚黏土及粉砂为主的软土，属第四纪积层，且土壤潮湿，地下水位高，是埋管系统较合适的土壤类型.另外，别墅建筑一般带有花园，具备供地源热泵系统布管的土壤面积，因此在上海地区别墅建筑中采用地源热泵空调系统是完全可行的.
1 设计方案的确定
该别墅位于上海浦东新区，总建筑面积为220 m2.该别墅分为车库、厨房、大厅、卧室、卫生间等若干区域，其中，空调房间面积为154.85 m2，地上三层，地下室作为机房，每层层高均为3 m，周围有足够面积的空地供地源热泵系统布管.
经现场对深层土壤导热系数进行测试发现，该别墅所在地土壤导热性能良好，适合作为热泵系统的冷/热源.综合考虑节能环保要求以及现场具体情况和业主要求，该别墅采用家用地源热泵空调系统.
2 负荷计算及送风量确定[4 5]
夏季房间的冷负荷包括建筑维护结构传入室内热量（太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经维护结构传入的热量）形成的冷负荷、人体散热形成的冷负荷、灯光照明散热形成的冷负荷、其它设备散热形成的冷负荷以及新风带入的冷负荷.经计算，夏季别墅冷负荷及送风量如表1所示.新风带入的冷负荷QW=5 632 W，因此，别墅夏季总冷负荷Q为房间的冷负荷Qa和QW之和，即Q=Qa+QW=27.6 kW.总送风量为2 705 m3·h-1.
3 土壤源热泵系统的设计
土壤源热泵系统设计主要包括热泵机组的选择、地埋管换热器的设计、室内水管环路系统的设计以及地板采暖系统的设计.土壤源热泵系统如图1所示.
3.1 热泵机组的选择
由于各个房间使用功能、使用时间均不同，住宅空调的同时使用系数较低，一般在0.5～0.8之间.考虑到别墅住宅的舒适性和同时使用率较高的特殊情况，使用系数取为0.8.因此Q=27.6×0.8=22.1 kW.根据冷负荷确定选用MWH系列整体式水源热泵的MWH080CR型机组，其机组性能参数如表2所示.
3.2 地埋管换热器的设计及泵的选型
为保证各环路之间水力平衡，并综合考虑经济性和防腐性，本文采用单个U形管[6]并联的同程式系统，管材选用高密度聚乙烯（PE）管.考
图1 土壤源热泵系统
Fig.1 Ground source heat pump system
式中：W为机组水流量，L·s-1，该机组为1.47 L·s-1；di为竖埋管内径，mm，竖埋管选用De25管子；v为竖埋管管内流速，m·s-1，此处取v=0.65 m·s-1[8].
经计算，n=6.93，取整为7.
对竖直单U形管，孔深l可根据式（5）确定，即
l=L2n=43.7 m
（5）
综合考虑当地地质、钻孔的难易程度、施工费用以及可用于布置地埋管换热器的场地面积，将孔深确定为45 m，钻孔直径为80 mm，钻孔内U形管换热器底部距井底1.0 m，U形管换热器长度44 m.土壤热交换器平面布置如图2所示，各环路管径图中己说明，标号1～7为钻孔位置.
水泵扬程Ph包括最不利环路上管路压力损失、热泵机组的压力损失、环路上平衡阀和其它设备元件的压力损失[7]，即
Ph=k1（hf+hd+hm）
（6）
式中：k1为附加系数，单台水泵工作时k1=1.1；hf为总沿程阻力，Pa；hd为总局部阻力，Pa；hm为设备压力损失，Pa.
图2 土壤热交换器平面布置
Fig.2 Layout of soil heat exchanger
经计算，hf=47 001 Pa，hd=6 608.2 Pa，hm=16 kPa，Ph=75 068 Pa.因此，选用单级单吸卧式离心泵ISW32
125.
3.3 室内水管与风机盘管的设计
3.3.1 室内水管环路系统设计[9]
（1） 送风口的位置及回风布置
该别墅的独立区域有卧室、起居室、大厅、厨房、卫生间等共计10处.考虑到各个区域的实际空调效果要求及可能的独立制冷需要：大厅和起居室面积大，分别设置两个送风口，采用顶送风上回风；卫生间出于简洁和经济性考虑不单独设置送风口，这也可防止其产生的异味通过回风管通至其它房间，造成二次污染；楼道、车库及三楼过道不送风；厨房送风但不回风；除客厅外，其余送风房间的送风口均设置在进门口，采用侧送风侧回风的送风方式.
（2） 水管系统设计
水管系统设计主要包括管材的选用、水管管径的确定和水管阻力的计算.本文选用镀锌钢管，然后根据合理的管内流速，确定最佳管径.计算得最到不利管路阻力为28 910 Pa，最大流量为4.27 m3·h-1.因此，选用单级单吸卧式离心泵ISW32
125.
3.3.2 室内风机盘管的选型
根据各个房间的制冷量及送风量要求，选择风机盘管机型，其中：一楼大厅选择卡式嵌入型风机盘管MCKW800A和卧式暗装风机盘管MCW300C；二楼活动室选择立式暗装风机盘管MFCW300A；二楼厨房、餐厅，以及三楼主次卧均选择卧式暗装风机盘管MCW200C；三楼起居室选择立式暗装风机盘管MFCW200A.
3.4 地板采暖系统的设计
地板辐射供暖是一种利用建筑物内部的地面进行供暖的系统，是一种新型的环保采暖方式.典型的埋管式地板辐射供暖结构如图3所示[10].
3.4.2 泵的选型
流量
G=KQΔt·c
（7）
式中：Δt为设计供水和回水温差，取为10℃；c为水的比热，c=4.2×103 J·kg-1·℃-1；K为储备系数，取为1.3.
经计算流量G=2.38 m3·h-1.因此选用单级单吸卧式离心泵ISW20
110.
3.5 系统能效比计算
该系统能效比为热泵机组的制冷量或制热量与所有耗电设备的功率之比，其中：泵所消耗的功率P=1 670 W；热泵机组的制冷、制热功率分别为Pa、Pb，取值如表2所示.
夏季能效比
β1=Q0Pa+Pc
（8）
冬季能效比
β2=QkPb+Pc
（9）
式中，Pc为水泵功率.
经计算，β1=3.08，β2=3.49.
4 结 语
本文以上海某别墅为对象，根据工程建筑负荷特点和当地的地质资料设计了一套家用地源热泵空调系统.经计算，该系统夏季和冬季的能效比分别为3.08和3.49，达到了节能和环保的效果.此外，该系统还具有运行稳定可靠、舒适程度高、使用寿命长、应用范围广等特点.
参考文献：
[1] 焦文静，戴传山.我国地源热泵相关技术专利综合分析[J].能源研究与信息，2012，28（1）：1-2.
[2] 胡松涛，郭潇潇，李绪泉.地源热泵技术在生活热水供应中的应用[J].流体机械，2007，35（9）：62-64.
[3] 汪洪军，李新国，赵军，等.地下耦合地源热泵机组冬季供热性能分析与实验研究[J].流体机械，2003，31（12）：51-54.
[4] 赵荣义.简明空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.
[5] 李岱森.简明供热设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.
[6] FLORIDES G，KALOGIROU S.Ground heat exchangersa review of systems，models and applications[J].Renewable Energy，2007，32（15）：2461-2465.
[7] 蒋能照，刘道平.水源·地源·水环热泵空调技术及应用[M].北京：机械工业出版社，2007.
[8] 王鹏英.上海地区别墅建筑地源热泵空调系统设计[J].暖通空调，2003，33（6）：80-83.
[9] 寿炜炜，姚国琦.户式中央空调系统设计与工程实例[M].北京：机械工业出版社，2004.
4.地源热泵空调调研报告 篇四
同济大学暖通空调及燃气研究所蔡龙俊刘松
摘要：城镇供水厂水资源丰富、水质优良，若将水源热泵系统应用于供水厂，供给厂区
日常办公和生活所需要的冷量和热量，将具有良好的节能效果。本文根据供水厂净化处理工
艺和水源热泵系统特点，对水源热泵系统在供水厂的应用进行了研究，并结合某具体工程实
例，提出合理的解决方案，论证了水源热泵系统应用于供水厂的可行性。
关键字：供水厂；水源热泵；水质；可行性引言
水源热泵是一种高效环保的节能技术，其理论研究和工程应用引起业内人士普遍关注。目前海水源热泵与湖水源热泵的应用已有成功示范案例，随着上海2010年世博工程开工，利用黄浦江水作为冷热源的热泵项目也开始了应用。然而，目前为止国
内对水源热泵技术在供水厂中的应用研究以及工
程实践几乎处于空白。本文论述了水源热泵系统
在供水厂应用的可行性，并通过具体工程案例，给出了解决方案，为水源热泵系统在供水厂中的应用研究提供参考。
水源热泵系统由水源热泵中央空调主机系
[1]统，水源水系统和末端三部分组成。供热时，由电驱动的水源热泵机组把从水源中提取的低品
位能送至高温热源，满足用户供热需求；供冷时，机组将用户室内的余热转移到水源中，满足用户
制冷需求，其工作原理如图1所示。
一般水源热泵性能系数COP≥3.0，即消耗
[2]1kWh的电能，可以得到3kWh以上的供热量。
水源热泵利用的是浅层地热能，冬季温度高于大
气温度，夏季低于大气温度，所以其COP值明显
高于空气源热泵。图1 水源热泵系统工作原理示意图 2 供水厂采用水源热泵系统可行性分析
水源热泵系统在我国工程应用方面的经验表明：充足的水量、合适的水温以及合格的水质是水源热
[2]泵系统正常运行的重要因素；供水厂基本满足了上述要求。
2.1供水厂水处理工艺
供水厂净水处理目的是去除原水中的悬浮物质、胶体、细菌及其他有害成分，使净化后的水质满足
[3]生活饮用水或工业生产的需要。这里仅以地表水源为例，简单描述其典型净化处理工艺，如图2所示。
图2 地表水典型净化处理工艺
上图所示工艺，先在水中投加混凝剂，混凝剂在水泵叶轮搅拌下，迅速而充分的混合，然后在池中形成絮状沉淀物（矾花），矾花经沉淀和过滤后去除，然后经消毒进入清水池，由二级泵房供应用户。如用澄清池代替沉淀池，则含有混凝剂的原水直接进入澄清池，在池中同时完成絮凝和澄清过程。
2.2供水厂水源水量
随着我国城镇化速度的加快，我国城镇供水飞速发展。据统计，截至2003年，我国城镇公共供水
33能力达16744万m/d；水厂数目达3479座，年供水总量达340亿万m，城市人均日综合用水量达318L。
对于单个供水厂而言，按其供水能力可以分为三类：日供水能力30万吨以上的供水厂属于大型供水厂；日供水能力在10万吨以下的属于小型供水厂；介于两者之间的属中型供水厂。目前，我国大多
[4]数供水厂都属于中小水厂范畴。以日供水能力10万吨，5℃换热温差计算，理论上每小时可供给的热
7量为8.75×10kJ。从以上数据可以看出，即使中小型水厂，蕴含在水体中的热量都是巨大的，足以满
足厂区一般日常生活的冷热量需求。而且水厂日常所需要的冷量和热量与供水厂规模即日供水能力正相关。负荷越大，水厂日供水能力也越大，水源资源也相对充足。这为水源热泵系统在供水厂的应用提供了水源水量的保证。
2.3供水厂水源水质
应用水源热泵技术时，除考虑水源水量外，水温、水体化学成分、浑浊度、硬度、矿化度以及腐蚀性等因素都应该在考虑的范围之内。目前，国内还没有明确的机组产品标准和相关规范限制水源热泵机
[5]组水质，但若水源中含有泥砂，浊度太高会对机组和阀门等部件造成磨损，甚至造成管道堵塞等问题；水源中含有的不同离子、分子、化合物和气体，使得水具有酸碱度、硬度、矿化度和腐蚀性等，对机组材质有一定的影响。
根据国家相关规范规定，供水厂选择水源所必须遵循的原则是：水质良好，便于防护，水量充沛可靠，且水质要符合《生活饮用水水源水质标准》CJ3020-93中关于水源水质的规定，同时供给城镇居民的生活饮用水水质必须符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中生活饮用水的水质标准，两者的主
[6][7]要指标参数如表
1、表2所示。
表1生活饮用水水质部分常规指标及限值（单位mg/L,浊度和PH值除外）
表2生活饮用水水源水质部分常规指标及限值（单位mg/L, 浊度和PH值除外）
一级和二级水源水质良好，经过常规净化处理后水质即可达到GB5749-2006的相关规
定，可供居民生活饮用。水质浓度超过二级标准限制的水源水是不宜作为生活饮用水水源的，实际情况是现有的城镇供水厂最终供给饮用水水质各项浓度指标都低于甚至远远低于国家
标准的限值。
综上所述，城镇供水厂由于其特定工艺特点以及实际需要，对于水源水以及最终供水的水量和水质都有严格要求，这一得天独厚的优势，完全满足水源热泵系统对于水量和水质的要求。将水源热泵系统应用于供水厂，结合了水处理与热泵两者的共同优势，充分利用资源，具有良好的节能效果，是可行的。水源热泵系统取排水点的选择
饮用水从水源引出，最终变成可以饮用的自来水，中间需要经过各种不同的净化处理工艺，不同工艺处理后的水质也有一定的差异，所以针对水处理的不同阶段以及水源热泵开系统对于水量水质的不同需求，可以从多个位置选择经济合理的取水排水点。
3.1 原水处取水
城镇供水厂原水一般取自江河湖海以及水库，而生活饮用水国家标准对水源水质各项指标已有明确规定，所以原水理论上是能达到水源热泵系统对水量和水质的要求。且原水没有经过工艺处理，经济性好，但当天气发生变化，降雨频繁时，原水水体浑浊度急剧变大，如果不经过水质处理，将会严重削弱水源热泵机组换热器换热效果，尤其开式系统，长期运行甚至会造成换热器管道堵塞。如若在系统中设置专门水处理设备，设备初投资以及运行维护方面的经济性掩盖了供水厂自身水处理优势，使得供水厂自身资源没有得到充分利用，造成重复投资。
3.2 过滤池取水
沉淀后的水体，通过一层或基层滤料使水中残余的细菌和悬浮物杂质进一步去除的处理方法叫过滤。原水经过混凝沉淀后还不能引用，必须经过过滤消毒后才能达到生活饮用水国家标准。
水源热泵机组源水侧选择过滤后水体取水，能够有效避免由于雨水天气等不确定因素对水体水质造成的负面影响。过滤工艺一般能去除原水中80%~90%的杂质，过滤后水体浑浊度以及杂质浓度如硫酸根离子、矿化物等都控制在生活饮用水规定的限制范围内。经过过滤后的水源不论从水量还是水质都能达到水源热泵机组水源的要求，是理想的取水点之一。
鉴于开式系统能够省去中间换热环节，换热温差小，换热效率高，且滤后水源水质优良，不会出现堵塞换热器的现象，系统投资以及运行维护方面的经济性能够得到充分体现。
3.3 清水池取水
由于原水中含有对人体健康有害的病原细菌与致病性微生物，“生活饮用水卫生标准”明确规定，集中式供水均应有消毒设施。故过滤后的水需再经过消毒杀菌后才能供给用户。清水池可以调节水流变化，并贮存消防用水，清水池的有效容积包括调节容积、消防用水量和水厂自用水的调节量。调节容积按经验一般为日最高设计水量的10%~20%。
清水池中存储的水即生活饮用水，水体中各种微生物以及杂质含量必须达到生活饮用水卫生标准相关指标规定，且一般远远优于标准规定水质，可以直接供给用户。经过消毒之后的水体（清水池储水以及二级供水管中流动水体）是水源热泵机组最佳取水点之一。同样根据前面的分析，开式水源热泵系统所要求的水质标准，经过过滤消毒后的清水是完全可以满足的，同时也可以充分发挥开式系统和清水两者的优势，降低系统投资及运行能耗。
3.4 排水
不论是从滤池取水还是从清水池取水，经过热交换之后的回水是需要选择合适的位置排放的，且排水最好能够循环利用，以免造成水资源浪费，增加系统运行费用。水源热泵系统与供水厂水体仅仅是进行热量交换，并没有质的交换，热泵系统本身并不会对水体水质造成污染；至于水温的影响，因为供水厂水体一直处于流动状态，每天净化处理后的水都是直接供给城镇居民使用而不会储存或者直接回收，故排水水温对于水体水温的影响是很小的。
热泵系统换热后的排水可以排放至同一级水处理工艺中直接利用或者回到上一级工艺重新过滤消毒后再利用，以保持水处理工艺水量总量平衡，节约水源资源，降低系统运行费用，同时也不会对供水厂水处理工艺产生不良影响。否则，在设计过程中，需要根据水源热泵系统取排水流量的大小，重新核算各水处理流程水处理能力及水池容量大小，有针对性的进行滤池以及清水池扩容以满足工艺需要和日供水量的需求，不对城镇居民生活饮用水的供给造成影响。工程应用案例
4.1 工程概况
本工程位于山东省某县城，设计日供水量10万吨，主要供给该县城居民生活饮用水。
2供冷供暖区域位于供水厂北面的办公综合楼。办公综合楼共三层，总建筑面积1624m，该办
公楼24小时办公。
2经过计算，该办公综合楼总建筑冷负荷（含新风）162.1kW，冷负荷指标100W/m；总建
2筑热负荷146.1kW，热负荷指标为90W/m。
4.2 水源热泵系统设计方案
4.2.1冷热源方案
该供水厂日供水规模为10万吨，而该厂区办公楼总建筑冷热负荷分别为162.1kW和146.1kW。选用2台型号为PRO25M-GR的水源热泵模块机组，单台机组名义制冷量为79.7kW，供热量78.1kW，源水侧水流量17.9m3/h，工作压力1.0MPa。机组置于办公综合楼1楼热泵机房内。系统形式选择开式，将源水直接引至水源热泵机组内进行热交换，以提高换热效率。
4.2.2取排水方案
水源热泵机组源水侧所需总流量为36m3/h，水量相对较小，而在办公综合楼南侧70m处有一高30m供水塔，为提高水源热泵机组运行效率，降低系统初投资及运行能耗，充分利用供水厂固有资源，将水源热泵系统取水点设于居民生活饮用水供水总管水塔底端，利用水塔30m高度扬程为动力为水源热泵机组供水。经过计算，水塔水压足以补偿源水侧循环水系统沿程阻力损失，局部阻力损失以及位置水头损失，同时还能省去水源侧循环水泵初投资以及日常运行维护费用。为保证回水不影响饮用水水质，回水回至上一级工艺过滤池中。
冷冻循环水侧补水问题也由高位水塔解决。在水源热泵机组源水侧进水口处取一分支接至冷冻水循环泵吸入端，代替常规系统膨胀水箱，解决系统定压、补水问题。
4.2.3辅助热源
根据业主和建设方提供资料，该供水厂清水池位于地下2.5m深处，水温接近地下水水温，夏季低于室外大气温度，冬季高于室外大气温度，且极端低温不低于5℃，完全能够满足水源热泵机组正常工作所要求的温度条件。本方案在设计过程中，综合考虑各种不稳定因素，为确保机组正常安全运行，在机组源水侧前段并联一额定功率为30kW的电加热辅助热源，平时关闭，冬季当室外气象条件极端恶劣，使得供水水温低于5℃时，系统自动开启电加热器预热，提高供水水温，以保证水源热泵机组稳定高效运行。本方案原理图如图3所示。
图3 水源热泵系统原理图初步结论与展望
5.1 初步结论
通过对水源热泵系统在供水厂的应用进行研究，相关要点小结如下：
1)城镇供水厂水资源丰富，水质优良，已经具备水源热泵系统应用的有利条件，只要设计
合理，水源热泵系统在城镇供水厂的应用是完全可行的；
2)开式系统应用于供水厂可以省去中间换热环节，提高系统运行效率，节约运行能耗；
3)水源热泵系统取排水点的选择是多样的，具体工程项目应采用何种取水方式以及从何处
取水需要根据项目情况具体分析，因地制宜，设计出经济合理的方案，而不能千篇一律；
4)保证供水厂出厂水质要求是应用水源热泵的前提条件。水源热泵系统在运行过程中与水
体只进行热交换，没有质交换，且水体处于流动状态，正常情况不会影响水体水质。
5.2 展望
1)对已建好的供水厂，供冷供热系统改造时，应优先采用水源热泵技术；
2)我国夏热冬冷地区的供水厂，适宜采用水源热泵系统；
3)如供水厂靠近城市街区的商业中心等地时，可考虑利用水厂的水资源，进行集中供热；
4)开式系统的排水点应设在过滤池或过滤池前的水处理工艺；如果万一发生工质泄漏能保
证及时排放。
参考文献
[1]GB50366-2005.地源热泵系统工程技术规范[S]
[2]赵军，戴传山.地源热泵技术与建筑节能应用[M]，北京：中国建筑工业出版社，2007
[3]田家山.水厂与净水工艺[M]，北京：水利电力出版社，1995
[4]洪觉民.中小自来水厂管理维护手册[M]，中国建筑工业出版社，1990
[5]GB50019-2003，采暖通风与空气调节设计规范[S]
[6]GB5749-2006，生活饮用水卫生标准[S]
5.地源热泵系统调研报告 篇五
根据李总指示，设计院相关人员参加调研，实地了解无锡太湖半岛国际广场地源热泵系统，听取了精力能源科技公司(鸿意房产下属公司）谢副总经理和朱助理对该系统技术、安装、运行和投资等方面问题的介绍，同时就我公司新大楼地源热泵系统的前期运作进行了沟通，具体报告如下：
一、调研情况
1、地源热泵系统技术简介
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源，既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统，该系统可分为地能换热系统、地源热泵机组、室内空调末端系统三个部分，地源热泵机组的运行靠少量的电力驱动，它的工作原理是通过向机房系统内的热泵机组输入一定电能驱动压缩机做功，使机组中的介质反复蒸发吸热和冷凝放热的物理相变过程，从而将地源系统中的能量提取和传导到用户系统，实现空间上的热量交换和传导转移。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于取暖；在夏季，把室内的热量“取”出来，释放到土壤中去，并且常年能保证土壤中能量的均衡。
地源热泵系统虽然初期投资高于其他空调系统，但由于地源属于可再生能
源，1KW的驱动电能，能产生4KW的热量，节能大大优于一般空调系统，也优于水源热泵系统，具有环保、节能、运行费用低、维护费用少、一机多用、操控安全、空气品质好的优点。
2、无锡太湖半岛国际广场地源热泵系统介绍
由鸿意房产开发的五星级无锡太湖半岛国际广场和酒店，2006年开工，该广场集商铺、办公、餐厅、会议等为一体化多功能国际城，酒店建筑面积59000m2 ,空调面积为45000 m2；商场建筑面积160000 m2,空调面积为60000 m2，采用地源热泵系统进行夏季供冷，冬季供暖。目前由于酒店未投用，因此酒店部分的地源热泵也未投入使用，商场地源热泵采用两台771KW离心泵机组和两台195KW螺杆泵机组,机组安装在大楼底层，为方便安装和将来更新，在底层设置了吊装通道，国际广场目前投用的是一台离心泵机组，用户反映运行效能和可靠性较高、故障率较低，具有使用寿命长、不受水源限制的优点，目前生产的地源热泵机组使用年限在20年左右。地能换热管采用的是PE100、PE63、PE25管，PE管具有承压性能高、耐腐蚀、耐磨性好、水流阻力小、可挠性好等特点，使用年限可达50年，地能管除大楼基础下90米预埋部分双U形外，在大楼周围路面和草坪下90米都预埋了双U形管，共计埋管817根。该系统除供热和制冷外，还提供生活用热水，从效能使用角度看，特别适合使用在宾馆。
该地源热泵系统由鸿意房产下属精力能源科技公司实施，系统目前运行良好，由于系统是8月底投运，效能还待考验。精力能源科技公司有空调节能技术应用的经验，具备施工总承包的能力，同时有同济大学空调节能专家教授的技术支撑。
3、安装和施工
地源热泵系统的安装和大楼基础同步实施，中间有交叉施工，因此，计划性较强，地源换热系统从打孔到埋设时间大约需要两个月时间，如果进行合理安排，大楼土建施工不会受到太大影响。
4、初始投资和运行成本分析
4.1太湖半岛酒店地源热泵系统投资情况
太湖半岛酒店地源热泵系统初期计划投资700多万，地能换热已埋设好，但由于酒店功能发生改变，地源热泵也因此一直未到位，公司于是将酒店地能换热系统引到国际广场使用，另外为国际广场购置了四台地源热泵机组，771KW离心泵机组的费用大约在170万/台，195KW螺杆泵机组的费用大约在100万/台。根据精力能源科技公司的经验分析，按空调面积计算，地源热泵的投资费用每平方大约在200-330元，而地能换热系统、地源热泵机组、室内空调末端系统三个部分资金比例大约在1:1:1。
4.2初始投资成本分析比较
根据目前各类中央空调的市场分析，初始投资差别较大，大致价格如下：
1）VRV家用中央空调：220元/m2
2）热力+冷水机组空调系统：170元/m2
3）土壤地源热泵系统：200-330元/m2
地源热泵系统中的地能换热系统是地源热泵系统的核心技术部分，与其他空调系统相比，这也是额外增加的部分，包括钻井、回填、埋管等的材料、安装与施工等费用较高，因此土壤地源热泵初始投资成本最高，由于设备和PE材料选型，投资额也不同，新大楼和老大楼总投资初步测算在800万-1000万左右。
4.3系统运行成本费用分析比较
根据经验分析，各类中央空调的运行成本费用差别也较大，冬、夏季采暖费用大致价格分别如下：
1）VRV家用中央空调：40元/m2，40元/m
22）热力+冷水机组空调系统：35元/m2，45元/m2
3）土壤地源热泵系统：20元/m2,30元/m2
由上述统计数字可以分析，地源热泵系统运行成本最省，这还没有包括该
系统能够提高的生活热水，加上生活热水费用摊铺，土壤地源热泵系统冬夏季运行费用分别为15元/m2、25元/m2。
如果按照老大楼10000m2空调面积（以建筑面积的80%）所需的运行成本测
算，目前溴化锂空调制冷系统每小时平均大约消耗4吨低压蒸汽、120KW电能，每天运行10小时，每年运行180-200天，所需成本大约90万。按节能40%测算，使用地能换热技术，老大楼全年可节约费用36万元。
如果按照新大楼和老大楼40000m2空调面积（以建筑面积的80%）所需的运
行成本测算，所需成本大约200万，相比目前的热力+冷水机组空调系统，每年可节约120万，这还不包括系统产生的生活热水所节省费用(大约100万)。
因此，地源热泵系统的初始投资相比较而言是高的，但系统投运后的运行成本大大降低，且不需增加额外的人工成本，维护费用较低。
二、关于我公司新大楼和老大楼地源热泵系统初步规划
为保证我公司新大楼地源热泵系统的合理投资，同时要综合考虑现有办公大楼的使用，更要考虑将来（如5-10年后）因本区域发展的需要，现办公大楼以及新大楼作为商用的可能性，我们认为从以下几个方面考虑投资和运行方案实施：
1、尽快对本施工区域进行打孔测试，确定打孔深度，为确定技术方案提供数据。
2、尽快确定新大楼、老大楼近期和远期的功能性规划，以确定两个大楼近期和远期可能需要的空调面积。
3、按照远期需要的空调面积，确定地能换热系统部分的设计，从而进一步确定实际需要钻井数，防止钻井数过少，影响运行效能，过多则增加不必要钻井费用。
4、按照近期和远期需要的空调面积，分别确定地源热泵机组容量和数量。机组先按近期需要空调面积投资，留出安装空间，一旦远期商用成为可能，再增加相应的地源热泵机组。这样有利于合理调配，避免大马拉小车。
5、按照远期规划，确定生活热水最大用量，同时考虑太阳能综合利用的合理性。
6、由精力能源科技公司实施总承包，设计院提供大楼功能性基础数据，我公司确认，精力能源尽快提出技术方案，我公司组织审核，方案通过后尽快组织合同评审，同时落实施工方案，保证和大楼土建施工同步。
三、政策利用
由于土壤地源热泵系统属于可再生能源利用项目，国家和江苏省有这方面的政策支持和引导，可能会有项目贷款免息、财政补贴或奖励措施等，我们希望作为地源热泵系统技术支撑和总承包单位，精力科技能够协助我公司咨询相关政策并办理相关手续，以充分利用政策，降低投资费用。
总之，我们认为利用地能换热技术的土壤地源热泵系统是成熟的，也是可
行的，将大大降低大楼办公运行成本，从长远发展考虑，更将具有深远战略意义。
6.浅析暖通空调新技术地源热泵 篇六
关键词：地源热泵,原理,优点
0 引言
目前由于能源消耗的急剧增加, 热泵作为一种通过消耗少量高品位能源, 把热量由低温级上升到高温级的特殊装置而受到了人们的青睐。地源热泵 (Ground source heat pump) 也称为地热热泵 (Geothermal heat pump) , 它是以地源能土壤、地下水、地表水、低温地热水和尾水作为热泵夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源的系统, 同时也是实现采暖、制冷和生活用水的一种系统。它用来替代传统的用制冷机和锅炉进行空调、采暖和供热的模式, 是改善城市大气环境和节约能源的一种有效途径, 也是国内地源能利用的一个新发展方向。地源热泵系统根据不同的构成形式有不同的名称:地耦合式热泵、土壤热源热泵、水源热泵、地热热泵、闭环热泵、太阳能热泵、地源热泵等。
1 地源热泵背景现状
地源热泵技术最先开始于1912年, 瑞士Zoelly提出了“地热源热泵”的概念。1946年美国开始对地源热泵进行系统研究, 在俄勒冈州建成第一个地源热泵系统, 运行很成功, 由此掀起了地源热泵系统在美国的商用高潮。
我国自20世纪50年代起天津大学等单位开始了热泵研究工作, 但其发展缓慢。直到80年代初, 为了利用低品位能源和回收大量工业余热, 热泵在各个领域的研究逐步形成热潮, 热泵技术得到较快的发展, 并有了初步的成效。1983年, 在北京召开了中国制冷学会低位热泵与热泵技术会议, 发表了我国在这方面的研究成果, 并指出必须进一步探讨通过热泵提高能源利用率。1990年, 天津大学热能研究所研制了变电站中利用调相机冷却水为低位热源的热泵供热和空调系统, 供热性能系数达3.02。同时, 我国积极开展对新型热泵的研究与试制。
2 地源热泵原理
地源热泵, 就是把传统空调的冷凝器或蒸发器直接埋入地下, 使其与大地进行热交换, 或是通过中间介质 (通常是水) 作为热载体, 使中间介质在封闭环路中通过大地循环流动, 从而实现与大地进行热交换的目的。也就是说, 地源热泵是以大地为热源对建筑物进行空气调节的设备。冬天通过热泵将大地中低位热能提高品位对建筑供暖, 同时储存冷量, 以备夏用;夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下, 对建筑进行降温, 同时储存热量, 以备冬用。夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相等, 冷暖负荷基本相同, 用同一系统, 可以充分发挥地下储能的作用。热泵装置工作原理与制冷机相同, 都是按照逆卡诺循环工作的, 所不同的只是工作温度范围不同 (工作原理见图1, 系统图见图2) 。图1中, Ta是环境温度;To是低温物体的温度;Th是高温物体的温度。a表示热泵装置, 它从环境中吸取热量传递给高温物体, 实现供热目的;b表示制冷机, 它从低温物体吸取热量传递给环境, 实现制冷目的;c表示供冷供热联合循环机, 它从低温物体吸热, 实现制冷, 同时又把热量传递给被加热的物体, 实现供热的目的。
根据热力学第二定律, 当以高位能作补偿条件时, 热量可以从低温物体转移到高温物体。因而热泵循环中, 为了向被加热的物体供热Q, 要消耗功W。按热泵驱动的形式, 可把常见的热泵分为四种:1) 机械压缩式热泵;2) 吸收式热泵;3) 蒸汽喷射式热泵;4) 热电热泵。
3 地源热泵优点
地源热泵存在以下优点:1) 不向建筑外大气环境排放废冷或废热, 有利于环保;2) 室外换热器埋在地下, 不存在冬季除霜问题;3) 不影响建筑外立面的美观;4) 全年土壤温度波动小且数值相对稳定。夏季土壤中的温度低于气候条件下的地面空气温度, 冬季土壤中温度高于对应气候条件下的地面空气温度。理论上讲, 降低冷凝温度和提高蒸发温度都可提高循环效率, 达到节能的效果;5) 在室外空气温度处于极端状态时, 用户对能源需求量处于高峰期。而由于土壤对地面空气温度波动有衰减和延迟, 和空气热源相比, 在相同的条件下, 它可以分别提高夏季或冬季的供冷量或供热量;6) 利用土壤的蓄热能力, 将夏季空调房间中的热量排入土壤中, 冬季供暖时取用。将冬季供暖房间中的冷量排入土壤中, 夏季制冷时取用, 可满足冬夏两季供暖与制冷的需求, 而且不会对大气环境造成热污染及噪声污染。
4 地源热泵存在的问题
1) 土壤特性问题。地源热泵系统的性能好坏与当地土壤热特性密切相关, 地热源的最佳间隔和深度取决于当地土壤的热物性和气候条件。土壤的热特性研究主要包括土壤的能量平衡、热工性能、土壤中的传热与传湿以及环境对土壤热物性的影响等。
2) 地下换热器传热机理的理论研究繁多, 但缺乏理论与实践的有效结合, 缺乏多环境下应用技术的系统研究以及实际有效的强化传热方法。
3) 不同冷、热负荷下, 地下换热器与热泵系统最佳匹配技术的研究不够。90年代以来, 地热空调技术的研究热点依然集中在地热能换热器的换热机理、强化换热及热泵系统与地热能换热器匹配等方面。与前一阶段单纯采用“线源”传热模型不同, 最新的研究更多地开始关注相互耦合的传热、传质模型, 以更好地模拟地热能换热器的真实换热情况;同时开始研究采用热物性更好的回填材料, 以强化土壤埋管在土壤中的导热过程, 从而降低系统用于安装土壤埋管的初投资;为进一步优化系统, 国外有关地热能换热器与热泵装置的最佳匹配参数的研究也在开展。
4) 热泵技术与其他技术的配合问题:地源热泵技术是暖通空调技术与钻井技术相结合的综合技术, 两者缺一不可, 这要求工程组织者和工程技术人员能够合理协调、做好充分的技术经济分析。
5 自己的观点
地源热泵技术虽然具有很大的潜力, 但是不会小规模应用, 只能在很大程度上进行大规模的使用, 至于初期投资, 运行稳定性以及由于地源热泵而造成的影响应该深入研究, 从而实现其可行性。由于地源热泵的冷热源不同, 不同区域的设计绝对不能照抄, 只能通过对比分析, 结合当地的实际情况来设计适合于实际情况的地源热泵。
同时地源热泵能否与太阳能结合在一起通过优势互补的形式, 实现采暖空调的稳定性, 是一个很有潜力的方向。
6 展望
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高, 高效环保节能的供热和制冷空调已成为城镇居民的基本生活需求, 市场前景很好。另外, 由于形式多样, 安装灵活, 地源热泵将为我国中小城市, 甚至广大农村人民生活质量的提高做出贡献。在地源热泵技术的应用中, 尽管还有许多技术问题需要解决, 但由于其技术上的优势和节能、环保、可持续发展的优点, 是建筑物供暖和制冷的合理可行选择方案之一。在能源可持续发展战略中, 地源热泵将倍受人们的重视与青睐。
参考文献
[1]朱家玲.地热能开发与应用技术[M].北京:化学工业出版社, 2006.
[2]郁永章.热泵原理与应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 1988:11-19.
[3]张旭.热泵技术[M].北京:化学工业出版社, 2007:142-149.
7.地源热泵空调调研报告 篇七
关键词：地源热泵；暖通空调；冷热源；绿色技术
引言
目前，我国采暖和空调的能耗已占建筑总能耗的55％，炎夏季节多数电网高峰负荷约有1/3用于空调制冷，造成许多地区用电高度紧张，拉闸限电频繁发生。根据住房和城乡建设部2010年的调查情况，我国建筑运行能耗约占全社会总能耗的30%，如我国新建建筑全面执行节能标准，公共建筑能耗将减少50%，抓好建筑节能特别是抓好暖通空调的节能已成当前必要之举。当前，充分利用浅层地能已成为建筑工程中暖通空调节能的重要方向，作为进行转换取暖或制冷的新型清洁能源，地源热泵技术正在广泛应用于我国暖通空调领域，它基本不受地域和气候的影响，较传统能源更为经济节能、清洁高效。根据美国相关数据，每年安装约4万套地源热泵系统,意味着降低温室气体(如CO2等)排放100万吨，相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植404686公顷(约607万亩)树的效果，年节约能源费用可达250亿元。因此，广泛推广使用地源热泵正在成为我国未来供暖与制冷替代能源的首选。
图1 我国能源消耗情况
1.地源热泵的分类及工作原理
1.1地源热泵的概念
地源热泵系统（Geothermal heat pump systems）是利用地下的岩土作为稳定的蓄热体，将地下浅层的热资源（也称热能），通过少量的高位能源（如电能），将低温位能向高温位能转移，以实现冬季取热储冷，夏季取冷储热的高效节能系统，是目前效率高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统之一，属于经济效益、社会效益和生态效益显著的社会公益技术，被称为二十一世纪的“绿色空调技术”。
1.2地源热泵的分类
根据地热源的种类和方式不同，地源热泵可分为以下三类：
1.2.1土壤源热泵
土壤源热源（也叫大地耦合式热泵）以大地作为热源，热泵的换热器埋于地下，与大地进行冷热交换。土壤源热泵系统主机通常采用水—水或热泵机组或水—气热泵机组。根据地下热交换器的布置形式，主要分为垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三类。
1.2.2地下水热泵系统
地下水热泵系统，是一种以水体为低位热源，利用地下水式水源热泵机组为空调系统制备与提供冷/热水，再通过空调末端设备实现房间空气调节的系统形式。地下水热泵系统的优势是造价要比土壤源热泵系统低，另外水井很紧凑，不占什么场地，技术也相对比较成熟，水井承包商也容易找。但存在其劣势就在于：有些地方法规禁止抽取或回灌地下水；可供的地下水有限；如水质不好或打井不合格要注意水处理；如泵选择过大、控制不良或水井与建筑偏远，泵耗能就会过大。
1.2.3地表水热泵系统
地表水热泵系统主要有开路和闭路系统。地表水热泵系统具有相对造价低廉、泵耗能低、维修率低以及运行费用少等优点。在寒冷地区，开路系统并不适用，只能采用闭路系统。但是，在公共用的河水中，管道或水中的其他设备容易受到损害。另外，如果湖泊过小或过浅，湖泊的温度会随着室外气候发生较大的变化，这就会产生效率降低，制冷或供热能力降低的后果。
图2 地源热泵系统的一般形式
1.3.地源热泵的工作原理
地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、热泵机组和室内空调末端系统。工作原理就是在地下埋设管道作为换热器，管道与热泵机组连接形成闭式环路，管道中有液体流动通过循环将热泵机组的凝结热通过管道散入地下（供冷工况），或从大地吸取热量供给热泵机组向建筑物供热（供热工况）。其中水源热泵机主要有两种形式：水—水式或水—空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物空调末端换热介质可以是水或空气，系统的关键是大地换热器的设计和施工。
图3 地源热泵工作原理示意图
2.地源热泵系统的特点和优势
2.1地源热泵系统的特点
2.1.1 节能、高效
地温一年四季基本恒定在16℃左右，略高于该地区平均温度1到2度，使得热泵无论在制冷或制热工况中均处于高效率点。 地源热泵空调系统在提供100单位能量的时候，70%的能量来源于土壤，30%的能量来自电力，用于将土壤中的热量“搬运”至室内。与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或70—90%的燃料内能转换为热量供用户使用，而地源热泵空调系统的转换效率最高可达4.7，因此它要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量，其运行费用仅为普通中央空调的50—60%。
2.1.2 节省建筑空间、便于运行管理
地源热泵没有冷却塔和其它室外设备，省去了锅炉房、冷却塔及附属的煤场、渣场所占用的宝贵面积，节省了空间和地皮，产生附加经济效益，并改善了环境外部形象。热泵机组质量可靠，没有大型的集中机组，无需专人值守，大大减少维修、维护费用，可以实现机组独立计费，分户计量，方便业主对整个系统的管理。
2.1.3 绿色、环保、无污染
地源热泵空调系统在冬季供暖时，不需要锅炉，无燃烧产物排放，可大幅度降低温室气体的排放，既保护了环境，又可遵守《全球气候公约》。在夏季制冷时也是将热量转移到地下，没有任何气体排放到大气中，如果得到广泛应用将可以大大降低温室效应，减缓全球变暖的进程。
2.1.4 低运行费用
地源热泵空调系统的高效节能特点，决定了它的低运行费用。其维修量极少，使用寿命和建筑物同期，折旧费和维修费也都大大低于传统空调。由于自动化程度高，无需专业人员操控。一般来说，地源热泵空调系统的供暖和制冷费用只相当于普通空调系统供暖和制冷费用的30—70%。
2.1.5 应用灵活、安全可靠、用途广泛
地源热泵空调系统灵活性强，—套地源热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统。可用于新建工程或扩建、改建工程，可逐步分期施工。热泵机组可灵活地安置在任何地方，节约空间。同时，地源热泵无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。因此，地源热泵空调系统从严寒地区至热带地区均适用，可为办公楼、宾馆、医院、饭店、商店、超市、幼儿园、别墅、居民小区等各类建筑物提供冷暖两用空调系统，并可同时提供生活热水。
2.2 地源热泵系统的优势
2.2.1 地源热泵的社会效益
我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是煤炭。矿物燃料燃烧后产生的大量污染物，是造成温室效益的主要原因。采取地源热泵能够有效减少常规供热和空调对大气的污染，是一项利国利民的绿色工程。
2.2.2 地源热泵的经济效益
地源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用。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。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。根据以往项目的经验，由于地源热泵运行费用低，增加的初投资可在5～10（年限有待考证）年内收回，地源热泵系统在整个服务周期内的平均费用将低于传统的空调系统。同时，地源热泵空调系统的经济性取决于多种因素。不同地区，不同地质条件，不同能源结构及价格等都将直接影响到其经济性。
3.地源热泵在暖通空调应用中存在的问题
当然，地源热泵也并非十全十美，主要存在以下不足：初投资比较高，主要是钻孔费和地下埋管材料费较高，约占总投资一半以上，同时需要占用一定的地下面积；安装工艺要求较高，施工工期较长，如果设计和安装不合理，将难以充分体现其优越性，收不到应有的节能效果；易受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响；冬夏季排取总热量存在不平衡性，使得土壤年吸、释热量不平衡，连续多年运行后易造成热泵机组运行效率下降；采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约，易导致地下水氧化，产生一系列的水文地质化学变化、生物变化等问题。
4.地源热泵中央空调系统的设计
地源热泵中央空调是一个完整的系统工程，专业化的设计和施工确保了空调系统的舒适感和科学性，要想体现出工程的高档和时尚，关键要把握住设计、施工和运行调试三个关键阶段，其中设计是首位的，也是非常关键的。地源热泵中央空调系统工程的设计主要分四个方面，即室内空调、热泵机组、土壤换热器、自动化控制。
4.1 地源热泵中央空调系统的确定
用地源热泵中央空调方式是好的选择，但是必须对建筑物的功能、环境和土质水文作清楚的了解，作详细的调研后，方可确定此方案。
4.2建筑物系统勘查：
在决定地源热泵系统的形式之前，应对工程施工现场情况资料进行准确的掌握，这就是现场勘测。
4.2.1仔细阅读计划建筑的建筑物设计文件。了解对在施工期间，所有当地规章制度、政策性条例、地区性法规，以减少施工干扰。
4.2.2确定建筑物业主拥有的地表使用面积大小和地形，建筑物所在的方位、结构、路边附属设备、地下公用设施、市政管道位置以及地下废弃的设施，尽量避免因潜在因素造成不必要的损失和影响施工。
4.2.3水文地质的勘查，包括松散土层的厚度、密度、砂型、含水量、岩床的深度、岩床的结构。对于土壤源热泵管地热交换器，挖一个3～5m的深坑就能实现，对靠近地表处土质状况是否有巨石存在作一定了解。而对于垂直式地热交换器，就需要钻勘探孔，并按有关规定格式做好记录。
4.3地下岩土热物性参数的检测
地下岩土的热物性参数是地源热泵土壤换热器设计中重要的依据。热物性参数的准确可保证设计的可靠。不会出现负荷不足或规模过大，造成浪费。传统的方法确定岩土热物性参数是用钻孔取出的样本分析周围的地质结构，再通过查阅相关资料确定导热系数的范围，况且地下地质结构的复杂，影响土壤导热系数的因素诸多，导致计算的地埋管长度有时相差很大。另外，钻孔深度，U型管的管材、埋管方式以及回填工艺对土壤换热器的换热能力都有影响。为了更准确的为设计者提供可靠的设计依据，可制造一个井口测试设备，将按正确的工艺完成的独立的单孔换热器接到一个恒温、恒流的循环热源中，测量记录环路中水的流量、进出水的温度、运行时间等相关数据，用这些数据反推出每延米孔深的换热量W/M或每延米管长的换热量W/M。
4.4 根据勘查、调查写出水文地质勘测与评估报告，为设计提供可靠依据。
4.4.1 建筑物业主拥有使用权的土地面积、范围以及规划设计方案；
4.4.2 土地表面的现有建筑的结构、用途等，是否有其它的高架设施；
4.4.3 地面的公共设施和相关的设施的位置和深度等；
4.4.4 收集到的地质资料并做出的评估；
4.4.5 勘测孔的孔深、孔径，U型管的数量、直径、长度、回填料的成分、以及勘测孔的测试运行时间。
4.4.6 测试孔的介质、流量、流速、进液温度、回液温度。
4.4.7基于当地土质的状况，确立换热器的方式，选用施工设备，拟定施工工艺以及其它技术资料。
4.5 建筑物冷热负荷的计算：
冷热负荷的计算是空调工程设计中最基础的计算工作，负荷计算的准确性直接影响到工程投资费用、能耗、运行费用及使用效果。在初步设计阶段，由于设计基本数据不是很完备，所以一般是采用负荷指标估算冷热负荷,目的是为了做投资预算的依据。以下是典型城市标准住宅、办公和单层住宅、商场、礼堂等建筑物的冷热指标估算表：
表1 典型城市标准建筑物冷热指标估算表
在施工图设计阶段可在设计基本数据具备后，必须进行详细全面的负荷计算，除了建筑结构和环境影响外，还要考虑到房间内的照明与设备的发热量，人体的散热量和散湿量、新风所需的热量和湿量等因素。
建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算方法相同，可参照采暖通风与空调设计规范及有关空调系统设计手册。
4.6 热泵机组的选择
机组的选择必须是地源热泵专用机组。目前市场上大部分使用者将地源热泵、水源热泵、水环热泵和冷水机组混为一体。因此在选型时一定要注明使用条件。地源热泵机组实际运行工况，夏季制冷工况，蒸发器冷冻水的进水温度在12～7℃，冷凝器冷却水的进出水在25～30℃.冬季制热工况，蒸发器的进出循环水平均温度8～3℃。所以在选用标准型水源热泵机组代替地源热泵机组时应有一个修正系数，制冷性能指标修正系统制冷量为0.98，输入功率为1.03。制热性能指标修正系数制热量为0.72，輸入功率为1.02。
4.7 地源热泵土壤换热器的设计
4.7.1.换热器换热量的确定
在实践中得到，在地质情况相同的条件下，热泵机组允许的最低和最高进液温度是确定热交换器地埋管长度的主要因素。在实际中，温度只会达到最低或最高温度限制值中的一个。降低机组的最高温度允许值或升高机组最低温度允许值，都要增加地埋管的长度。
4.7.2换热器地埋管的选材
4.7.2.1管材的选择。常用的塑料管UPVC、PB、PP—R、PEX、ABC、PVC、PE中，地埋管换热器采用PE管。
4.7.2.2管径的选择。选择管径时必须满足三个原则：管道要大到足够保持泵最小输送功率，减少运行费用；管道要小到足够使管道内保持紊流以保证循环液体和管内壁之间的传热；系统环路的长度不要过长。土壤源热泵管的管径选择要考虑到按U型管的所需长度，成盘供应，以减少埋管接头数量，所需管件能低价供应，降低工程成本。所以目前采用较多的土壤源热泵管直径为PE80—SDR11—ф32。
地埋管换热系统管路的压力损失主要在集路管，所以集路管管径适当大一点，多采用PE80—SDR13.6。
4.7.2.3管长的选择：从众多工程项目施工中得到：地埋管的管径在ф20mm～ф50mm时，以PE100—SDR11—ф32(GB/T13663—2000)为最佳。在换热器的换热量小的工程中，在保证质量的条件下，尽量选用薄壁管，以提高换热效果。孔深100m以内用壁厚为2.3mm的聚乙烯管；孔深300m以内用壁厚为3.0mm的聚乙烯管；孔深大于300m用壁厚为3.7mm的聚乙烯管。影响地埋管长度的因素有换热器的换热量、管的材质、土壤的结构、埋管的形式以及连接方法等。
4.7.2.4钻孔数量和孔的深度：钻孔数量和深度要根据建筑物周围可使用面积，、建筑物对中央空调的使用要求以及土地的土壤结构、PE管的材质以及钻孔设备等来确定。在使用面积足够大的条件下钻孔数量加大，钻孔深度可在40m～80m，浅孔可降低材料成本，减少钻孔费用。它适合单一运行状态的空调系统，因为埋管周围的地表浅层温度平衡速度快。但浅层埋管土壤温度波动大。地源热泵系统的换热器埋管在条件允许时，尽量采用100m～400m深孔埋管。根据地埋管的长度、埋管的形式和钻孔深度，可较为容易确定钻孔数量。
4.7.2.5换热器系统的循环泵：为了保证充分地热交换和地下管道的水力平衡，地下埋管系统应严格控制水流的临界速度。要对地埋管换热器系统作分析，计算最不利环路所得的管道压力损失，加上热泵机组以及系统内其他部件的压力损失，确定水泵的流量与量程，选择能满足循环要求的水泵的型号，确定水泵台数。
5. 地源热泵的技术经济性评价
地源热泵既能供暖又能空调，既环保又节能，但地源热泵是否具有经济竞争性仍然是一个非常关键的问题。由于涉及的因素很多，不同地区，不同能源结构及价格等都将直接影响地源热泵的经济性，这里仅通过对地源热泵与传统的供暖空调方式进行比较，探讨其经济性。地源热泵供暖经济性可以和传统燃煤、燃油和天然气锅炉进行比较，地源热泵空调经济性可以和单冷空调进行比较，及其供暖空调综合经济性的比较。因此，在推广应用地源热泵技术应遵循“积极审慎，因地制宜，科学利用，依法依规，严格监管，稳步推进”的原则，并根据不同热泵技术特点，按照“优先发展废热和污水源热泵，积极发展地埋管地源热泵，适度发展地下（表）水源热泵”的发展方针，积极推广地源热泵。地源热泵经济评价参数主要有：初投资、成本，及现金流量表相关经济参数。
5.1初投资：指供暖空调系统各部分投资之和，包括有：土建费、设备购置费、安装费及其它费用（包括设计费、监理费和不可预见费）。
5.2年总成本：指系统各部分的运行费，如水费、电费、燃料费；排污费；管理人员工资、管理费；设备折旧费和设备维修、大修费等。
5.3 年经营成本：指年总成本中扣除设备折旧费。
5.4 单位面积经营成本：用年经营成本除以供暖或空调面积来计算。
5.5 单位热（冷）量经营成本：用年经营成本除以供暖累积热负荷或空调累积冷负荷来计算。
5.6现金流量表：采用现金流量表方法计算投资项目的有关经济性指标，如财务内部收益率，财务净现值（NPV）及投资回收期（Pt）。
对一投资项目，如财务内部收益率大于基准收益率，财务净现值NPV>0，表明项目盈利能力满足了行业最低要求，项目在财务上是可以接受的；如NPV<0，则表示未能达到预定的收益，表示可以不考虑此项目。投资回收期评价方法：如项目的全部投资回收期小于行业基准投资回收期，表明项目投资能按时收回，投资回收期越小，表明经济性越优。
6.结束语
开源节流，尤其是开发各种可再生新能源将是我国经济可持续发展的关键。我國地域宽广，蕴藏着丰富的地表浅层地能资源，因地制宜地采取不同形式的地源热泵技术可以有效地提高低温地热资源，同时克服传统暖通空调技术的局限和不足，是非常有意和具有实际价值的，在节约能源、防治环境污染和城市现代化方面有着较大的意义。
参考文献：
[1]徐金泉，加强建筑节能标准化，为建筑节能工作服务，建筑节能，Vol36，P1～2
[2]万仁里，谈地源热泵，全国热泵和空调技术交流会论文集，2005．10，宁波
[3]赵军，季新国，等，地源热泵的工程应用与环保节能特性分析，全国热泵和空调技术交流会论文集，2008．10，宁波
[4]魏唐棣，胡鸣明，等，地源热泵冬季供热测试和传热模型，暖通空调，Vol30，No．1 2010，P12～13
[5]何雪冰，刘宪英，中国过渡区域居住建筑的制冷﹑采暖现状及其发展前景，西安建筑科技大学学报，2009．6，P199～202
8.热泵热水器日本市场研究报告 篇八
在日本，热泵是一种电子式空调器，在家庭和商业空间里得到广泛应用，因而构成了一个巨大的市场。近几年来，用于家用热水供应的热泵产品增长很快。随着人们越来越关注环境问题，利用天然制冷剂而不是碳氟制冷剂的热泵吸引了消费者的注意。利用二氧化碳的热泵，其臭氧损耗潜值（ODP）为零，全球变暖潜值（GWP）也很低。
在热泵热水器产品中，二氧化碳热泵热水器（ECOCUTE）从日本政府的补助制度中受益，市场稳步扩大。根据日本制冷和空调工业协会（JRAIA）的数据，家用ECOCUTE的国内出货总量在2005财年是22.56万台，比上年增长了72%。自从2001年推出后，ECOCUTE的需求持续增长。2006财年有望增长60%，约为35万台到36万台。
日本经济产业省组织的一次会议上讨论了如何推广二氧化碳热泵热水器。会议认为ECOCUTE节能效果很好，计划2010年以前实现累计销售量（从推出后）520万台。该会议提到，ECOCUTE曾是Kansai电子工业公司的注册商标，目前已经有9家日本电力公司同意将它作为统一的品牌名称。据称，二氧化碳热泵技术的高端控制被称作“跨临界”循环，已由bengneng.comLorentzen教授和他的同事们在早期的发明研究中申请了专利。挪威的工业组织NorskHydro在1990年收购了这项技术的所有商业使用权。NTNU/SINTEF研发的二氧化碳技术已经通过Hydro-SINTEF合资的Shecco技术公司授权给了系统制造商。
日本经济产业省的一个专门调查组对ECOCUTE的市场表现进行了研究并得出一份报告。如果到2010年，ECOCUTE的市场渗透力能达到预期，那么2009年或2010年在日本可以形成一个每年100万台左右的市场，从而创造出巨大的商机。正如一位热泵制造厂的销售经理所说，热泵热水器制造商希望并热切等待着“能够形成一个和房间空调器市场价值相当的新市场”。
9.企业调研报告_三电汽车空调 篇九
摘要：2011年8月19日，上海理工大学机械专业的同学参观了上海三电汽车空调有限公司，参观和了解了三电汽车空调有限公司的企业文化以及生产过程，实地考察了整个流水线，与企业员工深刻交谈，使我们在校大学生学到了很多书上学不到的知识。
企业简介
1.1三电简介
上海三电贝洱汽车空调有限公司是由上海汽车工业（集团）总公司、日本三电株式会社、德国贝洱有限公司和上海龙华工业有限公司共同组建而成。公司投资总额7,460万美元，是国内最大生产汽车空调系统及汽车空调压缩机等系列产品的专业定点企业。
公司先后荣获了“全国五一劳动奖状”、“全国质量效益型先进企业特别奖”、首家“全国机械行业现代化管理企业”、“全国用户满意工程先进企业”、“全国厂务公开先进单位”、“中国质量服务信誉AAA级企业”、“效绩评价PR-A级”、“上海工业优秀企业”、“上海市外商投资双优企业”和“上海文明单位”等称号，并被评为首批“上海市知识产权示范企业”及“技术密集型、知识密集型企业”。
公司在引进PXE等国外先进压缩机制造技术的基础上，注重消化吸收，积极倡导自主创新，公司目前已拥有摇摆斜盘、旋转斜盘技术的固定排量和内部控制、外部控制的可变排量压缩机以及新能源汽车用绿色环保的电动压缩机，排量范围从60cc到330cc，形成了7大
类，31系列，500多品种压缩机型谱。与国内整车企业逐步形成了同步开发、模块集成。主要配套上汽集团、一汽集团、东风PSA集团、北京戴姆勒克莱斯勒、奇瑞汽车等各类车型，产品国内市场占有率约为50％，同时出口32个国家和地区。
公司作为中国汽车空调行业协会副理事长单位，积极推动国内汽车空调事业的发展，引领汽车空调压缩机的国家和行业标准的完善，先后独家制订了1项国家标准和3项行业标准。且积极倡导知识产权的建设，公司累计申请国家专利151项，国际专利1项，其中发明专利42项。
面对新的挑战和机遇，公司围绕技术创新、管理创新和模式创新，以“时事造势，兼容并蓄，精细豁达，和谐景盛”的企业文化和“规模盈利、科技创新、成本无敌、诚信立业”的指导方针，做大、做强、求发展，力争成为世界一流的汽车空调供应商。
1.2企业文化
公司使命：为中国汽车空调行业的发展做出贡献；
公司的愿景：发展成为国际一流汽车空调供应商；
公司的核心价值观：企业不断满足员工日益增长的物质和文化需要，员工不断满足企业日益发展的科技和管理需要。
由公司的使命、愿景、核心价值观为基础的企业文化：时事造势，兼容并蓄，精细豁达，和谐景盛；
公司经营指导思想：开规模赢利之源，率科技创新之先，立成本无敌之策，树诚信立业之本。文化优势：充满凝聚力的企业文化，高
度认同的核心价值观。公司鼓励不断管理创新、科技创新、机制创新的体制和氛围；成立了一支团结奋进、不断学习、超越自我并适应公司持续发展的员工队伍。在发展改进的过程中，公司依托“经营者”创新管理模式，融合中国精明文化、德国精确文化、日本精细文化的特点，通过开展精益管理、TPM、QC、零缺陷、合理化建议等活动，不断提高企业经济运行质量，保持持续稳步的发展。
二．参观车间
2011年8月26日，我们一行人来到了三电贝洱汽车空调有限公司。从途径的建筑物，我们可以猜出公司所在地的区位条件：位于郊区，环境简单，较少的人在那里居住，这就为公司的发展提供了一定的条件--空间广大。也许这就是作为一个企业而不是作坊的特点，首先要有自己的发展空间，有适合自己的区位条件。
我们首先来到了接待室，哪里有几辆非常漂亮的产品展示，每个产品都标了各自的标签，价格，性能等，一应俱全，我们还在那里合了影。看来一个公司要在发展起来，必须要有好的信誉与形象。信誉与形象是一个企业的无形资产，必要的产品包装也是企业走向成功的必要条件。很多产品在出厂之前都要经过严格的，细致的包装。目的是给消费者外观上的好的评价，心理上得到美的享受。使产品更加受顾客青睐。所以该公司在出厂前都会进行产品的包装与美化。在解说员的陪同下，我们来到了车间，在那里我们看到了正在紧张忙碌的工作人员，从他们的眼神中我们可以看见他们的经验和老
练。伴着机器的搅动声我门仔细阅读了位于显眼位置的安全须知和简单的流程图和机械功能表，还有放在展柜上的零部件样品。车间很大，可以清晰的听到回音。在车间里我们向导说说员询问眼前的巨大的机器是作什么的，他说是用轧钢板的，全自动开卷线使卷料开卷、下料全部自动完成。
随后我们参观了用成品装配车间，据说这些都是一条生产流水线，目的是，为了更加的简单快速。为了能够让我们了解这一过程，我们的解说把我们带到了最后的一道工序面前---总装车间。
我们还参观了了就业公司的外部环境。
三.感悟:
该次参观,真正到达机械制造业的第一前线,了解了我国目前制造业的发展状况也粗步了解了机械制造也的发展趋势.在新的世纪里,科学技术必将以更快的速度发展，更快更紧密得融合到各个领域中,而这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向.它的发展趋势可以归结为“四个化”：柔性化、灵捷化、智能化、信息化.即使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要,使其与环境协调的柔性,使生产推向市场的时间最短且使得企业生产制造灵活多变的灵捷化,还有
使制造过程物耗,人耗大大降低,高自动化生产,追求人的智能于机器只能高度结合的智能化以及主要使信息借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化.当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的，它们是有机的结合在一起的，是相互依赖，相互促进的。同时由于科学技术的不断进步，也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而，作为社会发展的一个部分，它也将和其它的行业更广泛的结合。21世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。当然这一切还需要我们大家进一步的努力。作为大学生，我们要了解社会，深入基层，深刻地学习党和国家的方针政策，学习三个代表，实践三个代表，为促进我国国民经济的发展和中华民族的伟大复兴作出应有的贡献。
10.地源热泵空调调研报告 篇十
笔者十多年担任技工学校制冷与空调专业教师,在教学过程中对热泵式空调器的除霜方法进行了深入研究和不断试验,通过反复研究、试用,终于探索出一种简易的除霜方法。这种方法具有明显的实效性,为技工学校制冷专业的学生提供了一个更广阔的知识空间,同时也拓展了他们的创造性思维。
一、常用的除霜方法
热泵式空调器除霜的方法有多种,目前常用的一种方法是利用关停风扇原理,在需要除霜时将空调系统转为制冷模式运行,依靠制冷剂冷凝时释放出的热量为室外侧换热器融霜。这种除霜方法存在以下几方面的弊端:
第一,换热器与霜层热量传递的方式主要为导热和辐射,然而疏松的霜层是热的不良导体。一方面外层的霜不能及时融化导致除霜过程缓慢;另一方面,制冷剂冷凝过程中产生的热量不能被充分吸收,可能导致冷凝压力过高,影响空调系统的正常工作。
第二,当霜层较厚时,一旦附着在换热器表面的霜融化,与换热器间形成空隙,换热器就无法通过导热的方式向霜层传热,最终可能形成难以去除的空鼓霜壳。
第三,室外侧换热器初期只在进风侧结霜,只有在反复除霜不尽、霜层越积越厚时,才有可能在换热器出风侧结霜。所以通常除霜时室外侧换热器非结霜侧的温度较高,非结霜侧附近的空气被加热后温度上升而未用于结霜侧的除霜。
第四,霜层融化后的水渗入换热片的缝隙,在换热片表面被加热蒸发,带走热量的结果是降低了换热器表面的温度,浪费能源的同时影响了除霜效果。
第五,这种除霜方法在除霜过程中空调系统实际已转换成制冷模式,除霜时间越长则热量损失越多,导致热泵制热效率下降。
二、改进除霜方法
1.方法简介
为了对上述除霜方法进行有效的改进,笔者通过与学校制冷教研组专业老师的共同深入研究和多次试验,发现在不改变热泵结构的基础上加装接触器、中间继电器、时间继电器和压力开关,在除霜过程中启动风扇反转按原风扇相反的方向送风,强制使空气由非结霜侧进入室外侧换热器并向结霜侧流动,将被加热的空气吹向霜层。实践证明,这种方式不但能快速有效地除霜,对因长期除霜不尽最终结成的冰壳也能迅速去除,因而提高了热泵的制热效率,节约了能源。
这种除霜方式充分利用室外侧换热器的热量,依靠对流、导热、辐射三种方式同时融霜,而对流传热融霜的效率明显优于导热和辐射,因而除霜迅速彻底,同时解决了除霜过程中可能产生的冷凝压力过高的问题。反向送风产生的气流还能阻止融霜产生的水向换热片缝隙中渗透,减少水在换热片表面蒸发带走热量产生的不良影响。如果附着在换热器表面的霜被融化,与换热器间形成空隙,导热传热虽然停止,但对流和辐射传热仍在进行,风压还能促使霜壳瓦解脱离换热器表面。
2.具体试验方法
在热泵内安装启动(或停止)风扇正、反转的电路,如图1和图2所示。
图1为普通三相异步电动机通过交流接触器的切换,调换两相电源启动或停止时正、反转风扇的电路原理图。当风扇电动机交流接触器2的常开触点2K断开,风扇电动机交流接触器1的常开触点1K闭合时,风扇电动机3得电正转;当风扇电动机交流接触器1的常开触点1K断开,风扇电动机交流接触器2的常开触点2K闭合时,风扇电动机3得电反转;当触点1K和触点2K同时断开时,风扇电动机3失电停转。
图2为单向电动机通过交流接触器的切换改变相电源的接入方式启动或停止时正、反转风扇的电路原理图。当风扇电动机交流接触器2的常开触点2K断开,风扇电动机交流接触器1的常开触点1K闭合时,风扇电动机3得电正转;当风扇电动机交流接触器1的常开触点1K断开,风扇电动机交流接触器2的常开触点2K闭合时,风扇电动机3得电反转;当触点1K和触点2K同时断开时,风扇电动机3失电停转。
在空调机内加装经过改装的控制风扇正反转的电路,参见图3。
热泵制热运行时,其控制电路输出原风扇电动机交流接触器的吸合电压V,中间继电器4得电,其常开触点4K闭合,时间继电器5得电,延时后时间继电器5的常开触点5K闭合,此时风扇电动机交流接触器2的常闭触点2b闭合,风扇电动机交流接触器1得电,其常开触点1K闭合,风扇电动机3得电正转(参见图1和图2)。
热泵的除霜过程是由以下方式实现控制的:
在室外侧换热器上加装压力开关,当冷凝压力上升到设定压力的上限时,其常闭触点7断开;而当冷凝压力下降到设定压力的下限时,其常闭触点7闭合,因而该触点可用作控制除霜过程的信号开关。
热泵开始除霜时按原程序要关停风扇,原风扇电动机交流接触器的吸合电压V变为0,中间继电器4失电,其常开触点4K断开,时间继电器5失电,风扇电动机交流接触器1因时间继电器5的常开触点5K断开而失电,其常开触点1K断开,正转的风扇电动机3失电逐渐停转。
此时由于压缩机仍在工作,压缩机交流接触器的辅助常开触点8处于接通状态,时间继电器6因中间继电器4的常闭触点4b闭合而得电,延时后时间继电器6的常开触点6K闭合,此时若压力没有达到设定条件,信号触点7不闭合,风扇电动机交流接触器2不得电,其常开触点2K不闭合,风扇仍维持停转状态(见图1和图2),室外侧换热器依靠导热和辐射两种方式融霜。当系统冷凝压力逐渐升高达到设定压力的上限时,信号触点7接通。由于此时风扇电动机交流接触器1的常闭触点1b闭合,风扇电动机交流接触器2得电,其常开触点2K闭合,风扇电动机3得电反转(参见图1和图2),将被加热的空气吹向霜层,依靠对流、导热和辐射三种传热方式融霜。在此过程中,当系统内的压力逐渐下降至设定压力的下限时,信号触点7又会断开,风扇逐渐停止转动。若系统冷凝压力逐渐升高重新达到设定压力的上限时,风扇又启动按原风扇相反的方向送风,再次依靠对流、导热和辐射三种传热方式融霜,如此反复进行,直至除霜结束。
除霜结束时,热泵控制电路重新输出原风扇电动机交流接触器的吸合电压V,中间继电器4得电,其常闭触点4b断开,时间继电器6失电,其常开触点6K断开,风扇电动机交流接触器2失电,其常开触点2K断开,反转的风扇电动机失电逐渐停转(参见图1和图2)。此时中间继电器4的常开触点4K闭合,时间继电器5得电,延时后其常开触点5K闭合,此时交流接触器2的常闭触点2b闭合,风扇电动机交流接触器1得电,其常开触点1K闭合,风扇电动机3得电重新正转(参见图1和图2),系统恢复制热。
电路中的时间继电器5和6保证风扇电动机3不会在高速运转时瞬间反转。电路中还串联了压缩机交流接触器辅助常开触点8,在空调器不工作时常开触点8断开,避免热泵不工作时时间继电器6处于常有电状态。
此项关于热泵式空调器除霜方法的研究,经过试验证明改良效果明显。在研究过程中还发现可以利用温度控制代替压力控制,取消中间继电器、时间继电器和压力开关。即在除霜过程中,当室外侧换热器的温度逐渐升高达到设定温度的上限时,启动风扇反转;此过程中如果换热器的温度逐渐下降至设定温度的下限时风扇停转,中间继电器和时间继电器的功能由控制器完成。也可以考虑用时间控制风扇的反转与停转,但由于外界环境变化影响除霜的因素较多,控制时间的设定相对比较困难。
三、改进除霜方法在教学中的应用
对热泵式空调器除霜方法进行改进的试验,既可以应用于技校制冷专业理论教学,也可以作为实操教学的演示、实习(试验)。有助于教学中由浅入深地引入制冷机除霜知识和操作技能,充实教学内容,提高学生专业操作技能水平与能力,培养适应市场需求的实用型人才。
1.适应市场需求的新变化,把除霜改进技术引入教学
随着新技术在生产中的广泛应用,技工教育也要适应目前市场的要求,大量培养一专多能、复合型中级技工和高级技工,甚至技师和高级技师。许多技工学校都开设了制冷与空调专业,而制冷技术在开发新技术方面还有比较大的空间,改进热泵式空调器的除霜技术,并且渗透到教学过程当中,使之成为制冷专业教学中生动、形象、直观的教材。
2.形象、直观、多用,易激发学生的学习欲望
改进后的除霜试验模型,演示起来形象、直观,可以激发学生的兴趣,同时还培养了学生的观察能力,增强感性认识,扩大了学生的思维空间,有利于对知识的理解。在教学中也可联系就业市场的要求,如较多用人单位提出“懂得新技术、新知识者优先”,激发学生的学习欲望。
通过对热泵式空调器的除霜技术的改进试验,把试验过程成功地渗透到教学过程当中,不但能培养学生理论知识的应用能力、实际操作能力以及分析和解决问题的能力,而且可以引发学生对未来事物的创新、思考,树立起未来对工作的信心。
通过对热泵式空调器两种除霜方法的分析比较,明确了利用反转风扇原理除霜的多方面优点,特别是其安全、节能、环保的优势,确实能解决常用除霜方法存在的缺陷。然而要真正推广到实际中,还要联系空调系统的实际工况加以深入研究,才能促进该项除霜技术研究更趋成熟,从而达到实用化的水平。在教学过程中除了要积极研究,大胆探索新技术、新知识,还要注重一点一滴地运用到教学实践当中,才能达到教与学相长的目的。