土壤源热泵空调系统的工作原理

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)上海工程技术大学机械工程学院 作者:陈 帅

       热泵技术是在高位能的驱动下,使热量从低位热源流向高位热源的技术。它可以把难以利用的低品位热能(如空气、土壤、水、太阳能、工业废热等) 转化为可利用的高位能,从而达到节约部分高品位能(如煤、石油、天然气、电能等) 的目的,这样就可以合理利用能源,减轻环境污染。作为一条节能与环保并重的途径,热泵技术在矿物能源日益紧张的当今世界,已引起人们的兴趣和重视。

      土壤源热泵空调系统由室内空气处理末端设备、水源热泵机组和地热能系统三部分组成,以岩土体、地下水和地表水为低温热源,通过循环液体在封闭地下埋管中的流动,实现系统与大地之间的热量交换。制冷时,土壤源热泵中央空调系统中的末端设备将建筑物内的热量通过热泵机组转移到地下岩土中,实现了制冷的目的,同时省去了非热泵空调系统中的冷却塔设备;制热时,流体从地下收集热量,地源热泵机组中的制冷剂将在流体中吸收热能,利用少量的电能将制冷剂压缩到高温高压状态,将吸收的全部热量(电能+ 吸收热能) 一起释放到采暖系统中,从而达到了吸收可再生低温热源的热能并输送到高温热源的目的,实现了可再生地能对传统锅炉的取代,其系统流程如图1 所示。

热泵机组 

图1  热泵机组工作系统流程图

       地耦管土壤源热泵系统保持了地下水水源热泵利用大地作为冷热源的优点,传热过程中使制冷剂和土壤之间的温差在这两个季节中都相对提高,热交换率也会相应地提高,同时又不需要抽取地下水作为传热的介质。因此,土壤源热泵系统在运行时要比其他热泵系统具有更高的节能效率和更好的环保效益,其运行原理如图2 所示。

土壤源热泵 

图2  土壤源热泵机组系统运行原理图

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