課題：學生宿舍地源熱泵供熱系統(tǒng)設計

　　專題：總體設計

　　專 業(yè)：機械工程

　　班 別：機自041

　　學 號：1037

　　學生姓名：

　　指導教師：

　　完成時間： XX年3月31日

　　學生宿舍地源熱泵供熱系統(tǒng)設計

　　----總體設計

　　1、選題的依據(jù)及意義：

　　1.依據(jù)：

　　進入90年代后，我國的居住環(huán)境和工業(yè)生產環(huán)境都已廣泛地應用熱水供應裝置，熱水供應裝置已成為現(xiàn)代學校居住必備。90年代中期，由于大中城市電力供應緊張，供電部門開始重視需求管理及削峰填谷，熱泵供熱技術提到了議事日程。近年來，由于能源結構的變化，促進了地源熱泵供熱機組的快速發(fā)展。

　　隨著生產和科技的不斷發(fā)展，人類對地源熱泵供熱技術也進行了1系列的改進，同時也在積極研究環(huán)保、節(jié)能的地源熱泵供熱產品和技術，現(xiàn)在利用成熟的電子技術來進行綜合的控制，并和太陽能結合更注意能源的綜合利用、節(jié)能、保護環(huán)境及趨向自然的舒適環(huán)境必然是今后發(fā)展的主題。

　　2.意義：

　　地源熱泵技術，是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對穩(wěn)定的特性，，通過消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉移到需要供熱或加溫的地方，在夏天還可以將室內的余熱轉移到低位熱源中，達到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源，可以取代鍋爐或市政管網等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調系統(tǒng)。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱，向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空調向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時，它還可供應生活用水，可謂1舉3得，是1種有效地利用能源的方式。通常根據(jù)熱泵的熱源(heat source)和熱匯(heat sink)(冷源)的不同，主要分成3類：

　　空氣源熱泵系統(tǒng) ( air-source heat pump) ashp

　　水源熱泵系統(tǒng) (water- source heat pump) wshp

　　地源熱泵系統(tǒng) (ground- source heat pump)gshp

　　平時還有人把熱泵系統(tǒng)按照1次和2次介質的不同，分別叫做：

　　空氣---水熱泵系統(tǒng)

　　水 --- 空氣熱泵系統(tǒng)

　　水 --- 水熱泵系統(tǒng)

　　空氣---空氣熱泵系統(tǒng)

　　這些都是把熱源、熱匯以及空調系統(tǒng)的傳遞介質也包括進來分類形成的。

　　為了和國際標準接軌，我們還是應該依照國際慣例來命名。在1997年由美國的ashrae(美國采暖、制冷與空調工程師學會)統(tǒng)1了標準術語，無論是wshp、gshp都叫做gshp--地源熱泵系統(tǒng)。

　　另外，為了讓我們在學習和討論中更方便，介紹1些地源熱泵室外能量交換系統(tǒng)的概念：

　　土壤埋管系統(tǒng)----土壤換熱器(水平埋管、豎直埋管)

　　地下水系統(tǒng)

　　地表水系統(tǒng)

　　這些都是地源熱泵的熱源或熱匯形式。(具體參見下圖)

　　圖。1。1土壤換熱器(水平埋管)圖

　　圖。1。2土壤換熱器(豎直埋管)圖

　　圖。1。3 地表水系統(tǒng)圖

　　圖。1。4 地下水系統(tǒng)圖

　　2、國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

　　1、地源熱泵的發(fā)展歷史

　　地源熱泵是1種先進的技術，它高效、節(jié)能、環(huán)保，有利于可持續(xù)發(fā)展。這項技術最先開始于19XX年，瑞士zoelly提出了“地熱源熱泵”的概念。1946年美國開始對地源熱泵進行系統(tǒng)研究，在俄勒岡州建成第1個地源熱泵系統(tǒng)，運行很成功，由此掀起了地源熱泵系統(tǒng)在美國的商用高潮。1985年美國安裝地源熱泵14000臺，1997年則安裝了45000臺，目前已安裝了400000臺以上的地源熱泵，并且以每年10%的速度遞長。1998年美國商用建筑的地源熱泵空調系統(tǒng)已經占到空調保有量的19%以上，其中在新建筑里面占30%。在歐洲國家里更多的是利用淺層地熱資源，來供熱或者取暖。上個世紀70年代以來，隨著能源和環(huán)境問題的逐漸變得嚴重，在各個方面節(jié)能也被更多的考慮，以可再生的地熱源為能源的地源熱泵又引起了人們的重視。尤其是近年來，隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，地源熱泵的研究和應用發(fā)展迅速，國內外的很多高校和研究機構相繼開展了理論和實際應用方面的研究。隨著研究的深入，我們的地源熱泵研究工作者在全國范圍內舉行了各種交流探討會。中國制冷學會第2專業(yè)委員會主辦了“全國余熱制冷與熱泵技術學術會議”;1988年中科院廣州能源研究所主辦了“熱泵在我國應用與發(fā)展問題專家研討會”;中國能源研究會地熱專業(yè)委員會于1994年9月6日至8日在北京召開了第4次全國地熱能開發(fā)利用研討會;從90年代開始，每屆全國暖通制冷學術年會上都有“熱泵應用”的專題;XX年6月19～23日，中美地源熱泵技術交流會在北京召開，會議介紹了地源熱泵技術，國外的應用狀況和在中國的推廣;山東建筑工程學院地源熱泵研究所與山東建筑學會熱能動力專業(yè)委員會聯(lián)合發(fā)起并承辦“國際地源熱泵新技術報告會”于XX年3月17日在山東建筑工程學院舉行，加強了國內外地源熱泵先進技術的交流。

　　2、地源熱泵在中國的發(fā)展現(xiàn)狀及前景：

　　目前在中國，地下水熱泵系統(tǒng)已開始廣泛使用，而土壤源熱泵系統(tǒng)尚處于研究機構工程摸索和研究階段。

　　從有關調查來看，地下水熱泵工程真正成功的并不多。原因在于要實現(xiàn)100%的回灌，并回灌到同1含水層，不污染地下水，且能長時間穩(wěn)定運行，并不容易做到。同時，還出現(xiàn)了大量不進行回灌的熱泵工程，更有甚者，出現(xiàn)了直接利用地下水通入風機盤管內進行空調。這樣做，1則污染水體，2則浪費水資源。

　　對于土壤源熱泵的發(fā)展主要是從1998年開始。國內數(shù)家大學建立了土壤源熱泵實驗臺，且大多數(shù)進行了地下?lián)Q熱器與地面熱泵設備的長期聯(lián)合運行。其中1998年重慶建筑大學建設了包括淺埋豎埋管換熱器和水平埋管換熱器在內的熱泵系統(tǒng);1998年青島建工學院建成了聚乙烯垂直土壤源熱泵系統(tǒng);湖南大學1998年建設了水平埋管土壤源熱泵系統(tǒng);1999同濟大學建設了垂直土壤源熱泵系統(tǒng)。這些系統(tǒng)為中國推廣土壤源熱泵奠定了基礎。從XX年開始，在國內長春、濟南、溫州、重慶、米泉建立了1系列土壤源熱泵系統(tǒng)的示范工程。土壤源熱泵系統(tǒng)越來越多的被房地產商所關注和采用。

　　鑒于國內的國情和地源熱泵系統(tǒng)自身的特點，我們對其各自的前景作1分析。隨著地下水熱泵工程技術改進和規(guī)范化，由于其突出的節(jié)能和保護大氣環(huán)境的功能，還是存在著巨大的潛在的市場。水平埋管土壤源熱泵，雖然占地面積大，但靠地表換熱可以自然恢復地溫，在年排熱量和吸熱量不平衡的地區(qū)應用比較有優(yōu)勢。而垂直埋管土壤源熱泵，隨著專業(yè)安裝隊伍的發(fā)展，鉆孔設備的完善，勢必會使造價大幅度降低，無疑會成為今后最有競爭力空調方式。