地源热泵系统国内外现状以及发展前景
时间:2017-02-21 12:53 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 国外研究现状1912年瑞士Zoelly首次提出了利用地下土壤作为热泵系统低温热源的概念，并申请了专利。直到20世纪50年代，该技术才逐渐引起了人们的注意，欧美各国开始研究土壤源热泵。土壤源热泵有许多基础性的理论如“开尔文线源理论”及其数学模型都是当时开发的。19世纪70年代，出现了世界能源危机，地源热泵又受到重视，激起人们对其研究的兴趣。1974年，欧洲开始了30个工程开发研究项目，发展地源热泵的设计方法、安装技术并积累运行经验。瑞典安装了6000个水平地下埋管系统；德国也有大量的此类工程出现，所有的地源热泵系统都只用于供暖，且主要安装水平埋管；美国自1977年开始，重新开始了对土壤源热泵的大规模研究，最显著的特征就是政府积极支持与倡导。5891 2 国内研究现状 20 世纪80年代，地源热泵在我国逐渐兴起。1983年在北京召开的中国制冷学会地源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利用热泵提高能源利用率的问题。从20世纪90年代开始，每届全国暖通制冷学术年会上都会有“热泵应用”的专题。 1998年是我国在该领域的一个里程碑，国内专家建立地源热泵试验台，研究换热效率。1998年重庆建筑大学在国家自然科学基金资助下建立了包括浅埋垂直地埋管换热器和水平埋管换热器在内的实验台。同年湖南大学建设了水平理管土壤源热泵实验装置。2003 年，曾和义等采用准三文模型对于对称布置的双U 型埋管地热换热器钻孔内的传热情况进行了分析研究。宋小飞等人采用CFD仿真模拟软件对U 形地埋管换热器系统中的流动和传热进行了数值模拟，研究了地埋管换热器的换热效率与管间距、回填材料导热系数的关系。袁艳平等人对地源热泵地埋管换热器的传热研究进行了综述，介绍了地埋管换热器的分析解(包括线性源理论和圆柱源理论)、数值解的研究情况，分析了埋管之间的热干扰、地下水、回填材料以及管内循环流体的流量对地源热泵运行特性的影响。 3 土壤源热泵的发展前景 土壤源热泵在发展过程中还存在以下问题： 1）土壤特性方面，不同地点的土壤特性有所差别，我们需进行重新研究或者相应的修正，在一个地区的研究结果可能不适用于另外一个地区。 2）地下换热器与热泵系统最佳匹配技术研究的不够，造成整个系统的COP 值不够高，地下换热器传热机理研究方面较多，但是缺乏与实践的有机结合。 3）在初投资方面，由于钻井费用较高，可能会占到整个系统初投资的20%～50%，初投资较高，影响其发展。 4）在观念方面，人们在选择土壤源热泵时会有阻力，担心有技术风险，主要是由于空气源热泵等的技术相对成熟。 我国不但能源短缺，而且能源利用率较低，据统计，我国总的能源利用率约为34%，仅相当于发达国家20 世纪80 年代的水平。就土壤源热泵而言，所需的热量有70%来自于地下，系统运行时所消耗的电能较少，因此，土壤源热泵技术的应用在一定程度上能缓解我国的能源压力。长期以来，在我国能源的消费中，煤炭占70%左右，能源结构有待改善。土壤源热泵没有燃料燃烧时所排放的污染物，减少了大气污染，这项技术能缓解我国城市空气污染问题，对我国实现可持续发展起到促进作用。随着环境保护更加深入人心及节能意识的增强，具有节约常规能源、充分利用可再生能源、减少环境污染等优点的热泵必将备受青睐。 我国地域广阔，蕴藏着丰富的土壤热能，有发展地源热泵的潜力。这项技术的应用可以在一定程度上调整我国能源结构不合理的局面，并且是降低常规能源能耗的有效方法。我国的地源热泵应用处于起步阶段，但发展迅速，随着政府及群众的重视，这项技术将有广阔的发展空间。因地制宜选择地源热泵的形式可以提高对现有地热源的利用率，是目前开发低温热能的重要手段，将对中国节能减排工作起到促进作用。 (责任编辑：qin) |