建筑環(huán)境能源工程第2章-地?zé)崮苷n件

1、地?zé)崮芨攀?.1 地?zé)崮艿男问?.2地?zé)崮艿睦?2.3地源熱泵設(shè)計(jì)計(jì)算2.4目 錄地?zé)崮芾门c環(huán)境保護(hù)2.5地球是一個(gè)巨大的能源寶庫，每天地球內(nèi)部都會(huì)向地表傳達(dá)大量的熱能量，這些熱量相當(dāng)于全人類一天使用能量的2.5倍。且越接近地球內(nèi)部，其溫度就越高。地?zé)崮軓莫M義上來講是指蘊(yùn)藏在地球內(nèi)部的巨大的天然熱能；從廣義上說，是指來自地球深處的可再生熱能。這部分熱能一方面來源于地球深處的高溫熔融體，另一方面則來源于礦物中具有足夠豐度、生熱率較高、半衰期與地球年齡相當(dāng)?shù)?、多集中在地表層?shù)百公里內(nèi)的放射性元素的衰變。地?zé)崮芫哂锌稍偕?、分布廣泛、蘊(yùn)藏量豐富、比開拓石化燃料和核能生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，且建造地?zé)釓S較

2、為容易，建造周期短；其缺點(diǎn)在于資金投資大，受地域限制，熱效率低（有30%的地?zé)崮苡脕硗苿?dòng)渦輪發(fā)電機(jī)），所流出的熱水含有很高的礦物質(zhì)，一些有毒氣體會(huì)隨著熱氣噴入空氣中，造成空氣污染。2.1 地?zé)崮芨攀龈鶕?jù)地?zé)崃黧w溫度的不同，其利用非常廣泛：2050：沐浴、水產(chǎn)養(yǎng)殖、飼養(yǎng)牲畜、土壤加溫、脫水加工50100：供暖、溫室、家用熱水、工業(yè)干燥100150：供暖、制冷、雙循環(huán)發(fā)電、罐頭食品、脫水加工、回收鹽類100200：雙循環(huán)發(fā)電、制冷、工業(yè)干燥、工業(yè)熱加工200400：直接發(fā)電及綜合利用在我國的地?zé)豳Y源開發(fā)中，經(jīng)過多年的技術(shù)積累，地?zé)岚l(fā)電效益顯著提升。除地?zé)岚l(fā)電外，直接利用地?zé)崴M(jìn)行建筑供暖、發(fā)展溫室

3、農(nóng)業(yè)和溫泉旅游等利用途徑也得到較快發(fā)展。全國已經(jīng)基本形成以西藏羊八井為代表的地?zé)岚l(fā)電、以天津和西安為代表的地?zé)峁┡⒁詵|南沿海為代表的療養(yǎng)與旅游和以華北平原為代表的種植和養(yǎng)殖的開發(fā)利用格局。2.1 地?zé)崮芨攀霭凑諟囟鹊母叩?，地?zé)豳Y源可分為高溫（150）、中溫（90150）和低溫（90）資源。低溫資源按其主要利用途徑可分為熱水（6090）、溫?zé)崴?060）和溫水（2540），可供采暖、烘干、醫(yī)療保健、溫室、灌溉、沐浴和水產(chǎn)養(yǎng)殖等利用。中高溫資源可用于發(fā)電、干燥、工業(yè)利用。地?zé)豳Y源以其在地下熱儲(chǔ)中存在的形式分為水熱型、干熱巖型、地壓型和巖漿型四大類，以水熱型最為常見。水熱型又分為蒸汽型和熱水型兩

4、種。蒸汽型中又分為干蒸汽（以蒸汽為主的）和濕蒸汽（有的學(xué)者把干度小的濕蒸汽劃入熱水型中）兩類。2.2 地?zé)崮艿男问?2.2 地?zé)崮艿男问?我國的高溫地?zé)釒?，主要分布在西藏、云南等高原地區(qū)；中低溫地?zé)崽飶V泛分布在平原地區(qū)、丘陵地區(qū)以及內(nèi)陸沉積盆地。就目前勘查的可利用地?zé)豳Y源而論，以中國西南地區(qū)最為豐富，其次是華北和中南地區(qū)，再次為華東地區(qū)，而以東北、西北地區(qū)最少2.2 地?zé)崮艿男问?2.3 地?zé)崮艿睦玫責(zé)岚l(fā)電 地?zé)岚l(fā)電過程里產(chǎn)生大量硫化氫，因此不能說地?zé)岚l(fā)電是零污染。開采時(shí)容易使地層里的硫磺等物質(zhì)流出，會(huì)對(duì)附近河流、土壤造成污染。還有一個(gè)比較關(guān)鍵的原因是地?zé)岚l(fā)電會(huì)與附近溫泉搶奪熱水，嚴(yán)重影響溫

5、泉從業(yè)者的生意。因此一直遭到溫泉從業(yè)者的反對(duì)。地?zé)嶂评渑c供熱 利用地?zé)峥照{(diào)或?yàn)樯a(chǎn)工藝提供所需要的低溫冷卻水是地?zé)崮苤苯永玫囊环N有效途徑。地源熱泵地?zé)崮艿钠渌?2.3.1 地?zé)岚l(fā)電2.3.1.1 地?zé)岚l(fā)電技術(shù)概述地?zé)岚l(fā)電技術(shù)是中高溫地?zé)豳Y源利用的主要形式，是利用地下熱水和蒸汽動(dòng)力為動(dòng)力源的一種新型發(fā)電技術(shù)。地?zé)岚l(fā)電屬于熱能發(fā)電，理論上可以把所有將熱能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)和方法用于地?zé)岚l(fā)電。其基本原理就是利用天然的地?zé)崴羝ɑ蛴傻責(zé)崴訜岬牡头悬c(diǎn)工質(zhì)蒸氣）驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電?；灸芰哭D(zhuǎn)換過程與火力發(fā)電類似，都是根據(jù)能量守恒原理，利用朗肯循環(huán):先將地?zé)崮苻D(zhuǎn)換成機(jī)械能，然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)

6、換成電能。92.3.1.2 地?zé)岚l(fā)電方式 針對(duì)溫度不同的地?zé)豳Y源，可以把地?zé)岚l(fā)電分為四種方式，即地?zé)嵴羝l(fā)電、地下水發(fā)電、全流循環(huán)式發(fā)電和干熱巖發(fā)電。（1）地?zé)嵴羝l(fā)電地?zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)主要用于高溫蒸汽熱田，是最簡(jiǎn)單的一種發(fā)電方式。美國的Geyers，意大利的Larderello、Monte、Travale和日本的松川等地?zé)犭娬径疾捎玫倪@種熱地發(fā)電資源。高溫蒸汽首先經(jīng)過凈化分離器，除去井下帶來的各種雜質(zhì)后推動(dòng)汽輪機(jī)做功，并使汽輪機(jī)發(fā)電。所用發(fā)電設(shè)備基本上與常規(guī)火力發(fā)電設(shè)備一樣。地?zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)用可以分為兩種系統(tǒng)。102.3.1.2 地?zé)岚l(fā)電方式（1）地?zé)嵴羝l(fā)電1） 背壓式汽輪機(jī)循環(huán)系統(tǒng)該系統(tǒng)適

7、用于壓力超過0.1MPa的干蒸汽田。其工作原理為：先將干蒸汽從蒸汽井中引出并加以凈化，經(jīng)過分離器分離出所含的固體雜質(zhì)，之后把蒸汽通入汽輪機(jī)中使之做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。做工后的蒸汽既可以直接排入大氣，也可以用于工業(yè)生產(chǎn)中的加熱過程。這種發(fā)電方式的優(yōu)點(diǎn)在于過程簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低，但相對(duì)來說電站容量較小。大多用于地?zé)嵴羝胁荒Y(jié)氣體含量很高的場(chǎng)合，或者綜合利用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的場(chǎng)合。背壓式地?zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)示意圖112.3.1.2 地?zé)岚l(fā)電方式（1）地?zé)嵴羝l(fā)電2）凝汽式汽輪機(jī)循環(huán)系統(tǒng)該系統(tǒng)適用于壓力低于0.1MPa的蒸汽田。其之前的工作過程與背壓式蒸汽輪機(jī)循環(huán)系統(tǒng)類似，所不同的是在汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組

8、之后增加一些設(shè)備，使做功后的蒸汽直接排入混合式凝汽器，并在其中被冷卻水循環(huán)水泵打入的冷卻水冷卻。在凝汽器中，為了保證很低的冷凝壓力，即真空狀態(tài)，設(shè)有兩臺(tái)帶有冷卻器的射汽抽氣器來抽氣，把由地?zé)嵴羝麕淼母鞣N不凝性氣體和外界漏入系統(tǒng)的空氣從凝汽器中抽走。在該系統(tǒng)中，由于蒸汽在汽輪機(jī)中能膨脹到很低的壓力，因而能做出更多的功122.3.1.2 地?zé)岚l(fā)電方式（2）地下熱水發(fā)電2）閃蒸式地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)閃蒸式發(fā)電法也叫“減壓擴(kuò)容法”，是目前最常用的地?zé)岚l(fā)電法。該方法的原理是利用擴(kuò)容降壓的方法從地?zé)崴挟a(chǎn)生蒸汽。水的沸點(diǎn)與壓力有關(guān)，會(huì)隨著壓力的降低而降低。當(dāng)降低地?zé)崴膲毫κ顾陀跍囟葘?duì)應(yīng)的飽和壓力時(shí)，地?zé)崴?/p>

9、會(huì)沸騰，一部分地?zé)崴畷?huì)轉(zhuǎn)化為蒸汽，直到溫度降低到與該壓力下的飽和溫度相同為止。由于這個(gè)過程進(jìn)行的很迅速，是一種急閃蒸發(fā)過程，同時(shí)，熱水蒸發(fā)為蒸汽時(shí)體積會(huì)迅速增大，所以這個(gè)容器就叫做閃蒸器或擴(kuò)容器。這種方法適合于地?zé)崴|(zhì)較好且不凝性氣體含量較少的地?zé)豳Y源。采用閃蒸法的地?zé)犭娬?，熱水溫度低?00時(shí)，全熱力系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)。這種電站的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，易于制造，可以采用混合式熱交換器。缺點(diǎn)是設(shè)備尺寸大，容易腐蝕結(jié)垢，熱效率低。由于是直接以地下熱水蒸汽為工質(zhì)，因而對(duì)于地下熱水的溫度、礦化度以及不凝氣體含量等有較高的要求。閃蒸式地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)可以分為單級(jí)擴(kuò)容法系統(tǒng)和雙級(jí)擴(kuò)容法系統(tǒng)132.3.1.2 地?zé)岚l(fā)

10、電方式（2）地下熱水發(fā)電2）閃蒸式地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)閃蒸式發(fā)電法也叫“減壓擴(kuò)容法”，是目前最常用的地?zé)岚l(fā)電法。該方法的原理是利用擴(kuò)容降壓的方法從地?zé)崴挟a(chǎn)生蒸汽。水的沸點(diǎn)與壓力有關(guān)，會(huì)隨著壓力的降低而降低。當(dāng)降低地?zé)崴膲毫κ顾陀跍囟葘?duì)應(yīng)的飽和壓力時(shí)，地?zé)崴蜁?huì)沸騰，一部分地?zé)崴畷?huì)轉(zhuǎn)化為蒸汽，直到溫度降低到與該壓力下的飽和溫度相同為止。由于這個(gè)過程進(jìn)行的很迅速，是一種急閃蒸發(fā)過程，同時(shí)，熱水蒸發(fā)為蒸汽時(shí)體積會(huì)迅速增大，所以這個(gè)容器就叫做閃蒸器或擴(kuò)容器。這種方法適合于地?zé)崴|(zhì)較好且不凝性氣體含量較少的地?zé)豳Y源。采用閃蒸法的地?zé)犭娬?，熱水溫度低?00時(shí)，全熱力系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)。這種電站的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)

11、單，易于制造，可以采用混合式熱交換器。缺點(diǎn)是設(shè)備尺寸大，容易腐蝕結(jié)垢，熱效率低。由于是直接以地下熱水蒸汽為工質(zhì)，因而對(duì)于地下熱水的溫度、礦化度以及不凝氣體含量等有較高的要求。閃蒸式地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)可以分為單級(jí)擴(kuò)容法系統(tǒng)和雙級(jí)擴(kuò)容法系統(tǒng)142.3.1.2 地?zé)岚l(fā)電方式（2）地下熱水發(fā)電3）雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)?shù)責(zé)崴胁荒龤怏w的含量超過3%（按蒸汽重量計(jì)）時(shí)，為避免抽汽系統(tǒng)的耗功太大，一般不采用閃蒸系統(tǒng)。這時(shí)就可以選擇雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。也叫做低沸點(diǎn)工質(zhì)地?zé)岚l(fā)電或中間介質(zhì)法地?zé)岚l(fā)電，其發(fā)電系統(tǒng)也稱為有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，一般應(yīng)用于中溫地?zé)崴?。它是以低沸點(diǎn)有機(jī)物，如正丁烷、異丁烷、氯乙烷、氨和二氧化碳等作為循環(huán)

12、工質(zhì)，使工質(zhì)在流動(dòng)系統(tǒng)中從地?zé)崃黧w中獲得熱量，產(chǎn)生的工質(zhì)蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)推動(dòng)汽輪機(jī)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。由于這些工質(zhì)多半是易燃易爆的物質(zhì)，必須形成封閉的循環(huán)，以免泄露到周圍環(huán)境中，所以有時(shí)也稱封閉式循環(huán)系統(tǒng)。又因?yàn)檫@些工質(zhì)的沸點(diǎn)都比較低，所以也叫做低沸點(diǎn)工質(zhì)地?zé)岚l(fā)電。在這種發(fā)電方式中，地?zé)崴⒉恢苯訁⑴c到熱力循環(huán)中，只是作為熱源使用。152.3.1.2 地?zé)岚l(fā)電方式（2）地下熱水發(fā)電3）雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)該方法的原理是：很多有機(jī)物工質(zhì)在常溫下沸點(diǎn)都比水的沸點(diǎn)低得多，這樣，就可以用100以下的地下熱水加熱低沸點(diǎn)工質(zhì)產(chǎn)生蒸汽進(jìn)行發(fā)電。具體過程為：首先，從井中泵上的地?zé)崴鬟^表面式蒸發(fā)器，加熱蒸發(fā)器中的工

13、質(zhì)。工質(zhì)在定壓條件下吸熱汽化，產(chǎn)生的飽和工質(zhì)蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功，汽輪機(jī)再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。然后做完功的工質(zhì)乏汽再進(jìn)入冷凝器被冷凝成液態(tài)工質(zhì)。液態(tài)工質(zhì)又由工質(zhì)泵升壓打進(jìn)蒸發(fā)器中，完成工質(zhì)的封閉式循環(huán)。這種發(fā)電方式的優(yōu)點(diǎn)在于，利用低溫?zé)崮艿臒嵝瘦^高。當(dāng)選用的工質(zhì)非常合適時(shí)，熱力循環(huán)系統(tǒng)可以一直處于正壓狀態(tài)下，運(yùn)行狀態(tài)中不需要再抽真空，減少生產(chǎn)用電，使電站凈發(fā)電量增加10%20%；同時(shí)由于系統(tǒng)工作在正壓下，工質(zhì)的比容遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)壓下水蒸氣的比容，從而減小蒸汽管道和汽輪機(jī)的體積。缺點(diǎn)是不像擴(kuò)容法那樣可以方便地使用蒸發(fā)器和冷凝器。由于它的蒸發(fā)器是表面式蒸發(fā)器，傳熱溫差明顯大于擴(kuò)容法中的閃蒸器，這將增加地?zé)?/p>

14、水的熱量損失，使循環(huán)熱效率下降。特別是長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，換熱面地?zé)崴畟?cè)面產(chǎn)生結(jié)垢后，問題會(huì)更加嚴(yán)重。大部分低沸點(diǎn)工質(zhì)的傳熱性能都比水要差，因此此方法需要的換熱器面積大。而且低沸點(diǎn)工質(zhì)的價(jià)格高，并且有些還易燃、易爆、有毒、不穩(wěn)定、對(duì)金屬存在腐蝕性。162.3.1.2 地?zé)岚l(fā)電方式（2）地下熱水發(fā)電4）單級(jí)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)該法系統(tǒng)適用于中低溫（50100）地?zé)崽锇l(fā)電。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，但熱效率低（比雙級(jí)低20%左右），對(duì)蒸發(fā)器及整個(gè)管路系統(tǒng)嚴(yán)密性要求較高（不能發(fā)生較大的泄露），還要經(jīng)常補(bǔ)充少量中間介質(zhì)一旦發(fā)生泄露將會(huì)對(duì)人體及環(huán)境產(chǎn)生危害和污染。單級(jí)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)示意圖172.3.1.2 地?zé)岚l(fā)電

15、方式（2）地下熱水發(fā)電5）兩級(jí)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)雙級(jí)（或多級(jí)）中間介質(zhì)法熱力系統(tǒng)適用于充分利用低溫（50100）地?zé)崽锇l(fā)電該系統(tǒng)熱效率高（比單級(jí)高20%左右）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資高，對(duì)蒸發(fā)器及整個(gè)管路系統(tǒng)嚴(yán)密性要求高，也存在防泄漏和經(jīng)常需要補(bǔ)充中間介質(zhì)的問題182.3.1.2 地?zé)岚l(fā)電方式（3）全流循環(huán)式發(fā)電全流循環(huán)式發(fā)電法是針對(duì)汽水混合型熱水提出的一種新的熱力循環(huán)系統(tǒng)。全流循環(huán)式發(fā)電的提出就是為了最大限度地利用地?zé)崃黧w的可用能。它是將地?zé)峋诘娜苛黧w，包括蒸汽、熱水、不凝性氣體以及化學(xué)物質(zhì)等，不經(jīng)處理直接送進(jìn)全流動(dòng)力機(jī)械中膨脹做功，其后排放或收集到凝汽器中。這種方法旨在充分利用地?zé)崃黧w的全部能量

16、，但技術(shù)上有一定的難度。比如膨脹機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)就要適應(yīng)不同化學(xué)成分范圍的地?zé)崴?，特別是高溫高鹽的地?zé)崴?。而且這種系統(tǒng)的設(shè)備尺寸大，容易結(jié)垢、受腐蝕，對(duì)地下熱水的溫度、礦化度以及不凝性氣體含量等有較高的要求。雖然這一概念的提出到現(xiàn)在已有20多年的時(shí)間，可是仍處于研究階段，未進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用。192.3.1.2 地?zé)岚l(fā)電方式（3）全流循環(huán)式發(fā)電該方法的核心技術(shù)是一個(gè)全流膨脹機(jī)。地?zé)崴M(jìn)入全流膨脹機(jī)進(jìn)行絕熱膨脹后，汽水混合物再流入冷凝器中冷凝成水，然后再用水泵將冷凝水抽出冷凝器，完成整個(gè)熱力循環(huán)。從理論上看，在全流循環(huán)中地?zé)崴畯某跏紶顟B(tài)一直膨脹到冷凝溫度，其全部熱量被最大限度的用來做功，因而全流循環(huán)式發(fā)電法

17、具有最大的做功能力。實(shí)際上全流循環(huán)的膨脹過程是汽水兩相流的膨脹過程，而汽水兩相膨脹速度差很大，沒有哪種葉輪式的全流膨脹機(jī)能很有效的把這種氣液兩相流的能量轉(zhuǎn)化為葉輪轉(zhuǎn)子的動(dòng)能。目前的容積式膨脹機(jī)，如活塞式、柱塞式和螺旋轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)的效果較好，但膨脹比比較小，難以滿足實(shí)際要求。地?zé)崃魅绻荒芡耆蛎?，功率難以提高，只能做成小功率的設(shè)備，優(yōu)勢(shì)完全體現(xiàn)不出來。202.3.1.2 地?zé)岚l(fā)電方式（4）干熱巖發(fā)電干熱巖地?zé)豳Y源，是比水熱資源更為巨大的一種地?zé)豳Y源。這些巖石的溫度很高，但沒有水或蒸汽作為熱載體，因此需要一種特殊的方法才能把其中的熱能取出來。1970年，美國的莫頓和史密斯提出了利用地下干熱巖發(fā)電的

18、設(shè)想。他們?cè)谛履鞲绫辈慷藘煽谏罴s4000m的深斜井，將冷水從一口井中注入干熱巖體中，再從另一口井中取出被巖體加熱成的蒸汽，功率達(dá)2300kW212.3.1.2 地?zé)岚l(fā)電方式（4）干熱巖發(fā)電干熱巖發(fā)電的具體方法是：先在熱巖體上方打一口深井，并人為地使該處熱巖體破碎，造成一個(gè)很大的人工熱儲(chǔ)，然后再鉆一口深井到該熱儲(chǔ)底部，利用這口深井把冷卻水從地面注入熱儲(chǔ)底部，冷水在熱儲(chǔ)內(nèi)流動(dòng)時(shí)被加熱，變成熱水或濕蒸汽，然后由頂部的另一口深井流出地表并加以利用。比起天然蒸汽或熱水發(fā)電，高溫巖體發(fā)電在許多方面都表現(xiàn)出優(yōu)越性。首先，干熱巖熱量?jī)?chǔ)量大，可以較穩(wěn)定地供給發(fā)電機(jī)熱量，且使用壽命長(zhǎng)。其次，熱水夾帶的雜質(zhì)較少

19、。這是因?yàn)閺牡乇沓鋈氲礁蔁釒r中的清潔水被干熱巖加熱后，熱水溫度高，由于在地下停留的時(shí)間短，還來不及溶解巖石中的大量礦物質(zhì)就已經(jīng)流出。222.3.2 地?zé)嶂评渑c供熱2.3.2.1 地?zé)嶂评?利用地?zé)嶂评淇照{(diào)或?yàn)樯a(chǎn)工藝提供所需要的低溫冷卻水是地?zé)崮苤苯永玫囊环N有效途徑。地?zé)嶂评涫且宰銐蚋邷囟鹊牡責(zé)崴?qū)動(dòng)吸收式制冷系統(tǒng)，制取溫度高于7的冷凍水，用于空調(diào)或生產(chǎn)。一般要求地?zé)崴疁囟仍?5以上，用于地?zé)嶂评涞闹评錂C(jī)有兩種：一種是以水為制冷劑、溴化鋰溶液為吸收劑的溴化鋰吸收式制冷機(jī)；另一種是以氨為制冷劑、水為吸收劑的氨水吸收式制冷機(jī)。其中氨水吸收式制冷機(jī)由于運(yùn)行壓力高，系統(tǒng)復(fù)雜，效率低，有毒等因素，除了

20、要求制冷溫度在0以下的特殊情況外，一般很少在實(shí)際中使用。利用地?zé)崮苓M(jìn)行制冷為建筑物或生產(chǎn)工藝提供所需的低溫冷凍水，不僅能使地?zé)崮艿玫礁咝Ю?，而且吸收式制冷機(jī)使用的工質(zhì)對(duì)大氣層沒有破壞作用。另外，利用地?zé)嶂评淇照{(diào)或?yàn)樯a(chǎn)工藝提供所需的低溫冷凍水，也可以達(dá)到節(jié)約電能的目的，與常規(guī)的電壓縮制冷系統(tǒng)相比，地?zé)嵛帐街评湎到y(tǒng)可節(jié)電60%以上。232.3.2 地?zé)嶂评渑c供熱2.3.2.1 地?zé)嶂评?地?zé)嶂评湎到y(tǒng)主要是由地?zé)峋?、地?zé)嵘罹?、熱交換器、熱水循環(huán)泵、制冷機(jī)、冷卻水循環(huán)泵、冷卻塔、冷凍水循環(huán)泵、空調(diào)末端設(shè)備和控制器等組成地?zé)峋情_采地?zé)崴谋匾O(shè)備，地?zé)峋闹睆?、深度由地質(zhì)條件和所需開采量決定地

21、熱制冷系統(tǒng)簡(jiǎn)圖242.3.2 地?zé)嶂评渑c供熱2.3.2.2 地?zé)峁┡責(zé)峁┡诘責(zé)嶂苯永妙I(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛。地?zé)崽娲Ｒ?guī)能源（煤、石油、天然氣）對(duì)建筑物進(jìn)行供暖、供熱，已成為改善大氣環(huán)境的有效途徑之一。由于地?zé)峁嵴菊嫉孛娣e小，運(yùn)行費(fèi)用低，資源綜合利用收益大，資金回收快，而且對(duì)大氣污染極小，已經(jīng)受到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾暋?52.3.2 地?zé)嶂评渑c供熱2.3.2.2 地?zé)峁┡?）地?zé)峁┡到y(tǒng)組成地?zé)峁┡褪且砸粋€(gè)或多個(gè)地?zé)峋臒崴疄闊嵩聪蚪ㄖ汗┡?。在供暖的同時(shí)滿足生活熱水以及工業(yè)生產(chǎn)用熱的要求。根據(jù)熱水的溫度和開采情況，可以附件其他調(diào)峰系統(tǒng)如傳統(tǒng)的鍋爐和熱泵等。地?zé)峁┡到y(tǒng)主要分成三部分：第

22、一部分為地?zé)崴拈_采系統(tǒng)，包括地?zé)衢_采井和回灌井、調(diào)峰站以及井口換熱器；第二部分為輸送、分配系統(tǒng)，它是將地?zé)崴虮坏責(zé)峒訜岬乃虢ㄖ?；第三部分包括中心泵站和室?nèi)裝置，將地?zé)崴斔偷街行谋谜镜膿Q熱器或直接進(jìn)入每個(gè)建筑中的散熱器，必要時(shí)還可設(shè)蓄熱水箱，以調(diào)節(jié)負(fù)荷的變化。262.3.2 地?zé)嶂评渑c供熱2.3.2.2 地?zé)峁┡?）地?zé)峁┡到y(tǒng)類型根據(jù)熱水管路的不同，地?zé)峁┡到y(tǒng)有以下三種方式：?jiǎn)喂芟到y(tǒng)。即直接供暖系統(tǒng)。水泵直接將地?zé)崴腿胗脩?，然后從建筑物排出或者回灌。直接供暖系統(tǒng)的投資少，但對(duì)水質(zhì)的要求高。而且管道和散熱器系統(tǒng)不能用銅合金材料，以免被腐蝕。目前我國的地?zé)岵膳到y(tǒng)大多是利用原有的

23、室內(nèi)采暖設(shè)備，循環(huán)后水溫大于降低1015后排放。雙管系統(tǒng)。利用井口換熱器將地?zé)崴c循環(huán)管路分開。這種方式就是常見的間接供暖方式，可以避免地?zé)崴母g作用?；旌舷到y(tǒng)。采用地?zé)釤岜没蛘{(diào)峰鍋爐將上述兩種方式組合為一種混合方式。272.3.2 地?zé)嶂评渑c供熱2.3.2.2 地?zé)峁┡?）地?zé)峁┡膬?yōu)點(diǎn)充分合理的利用資源：用低于90的低溫地?zé)崴婢哂懈咂肺荒艿幕瘜W(xué)燃料供熱，可大大減少能量的損失。地?zé)峁┡梢愿纳瞥鞘写髿猸h(huán)境質(zhì)量，提高人民的生活水平。地?zé)峁┡臅r(shí)間可以延長(zhǎng)，同時(shí)可全年提供生活用熱水。開發(fā)周期短，見效快。282.3.2 地?zé)嶂评渑c供熱2.3.2.2 地?zé)峁┡?）地?zé)峁┡膬?yōu)點(diǎn)充分合理的利

24、用資源：用低于90的低溫地?zé)崴婢哂懈咂肺荒艿幕瘜W(xué)燃料供熱，可大大減少能量的損失。地?zé)峁┡梢愿纳瞥鞘写髿猸h(huán)境質(zhì)量，提高人民的生活水平。地?zé)峁┡臅r(shí)間可以延長(zhǎng)，同時(shí)可全年提供生活用熱水。開發(fā)周期短，見效快。292.3.3 地源熱泵2.3.3.1 地源熱泵的定義熱泵: 能實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器和冷凝器功能轉(zhuǎn)換的制冷機(jī)。地源熱泵:以地源能（土壤、地下水、地表水、低溫地?zé)崴臀菜┳鳛榈蜏責(zé)嵩?，同時(shí)提供冬季采暖、夏季空調(diào)和生活熱水的系統(tǒng)。302.3.3 地源熱泵2.3.3.2 地源熱泵的分類和工作原理根據(jù)冷凝水出水溫度的不同，可以把地源熱泵分為常溫型（低于55）和高溫型（高于70）兩種。據(jù)地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)形式不

25、同，地源熱泵系統(tǒng)（圖6）分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。地源熱泵的工作原理，就是制冷時(shí)蒸發(fā)器吸收建筑物內(nèi)的熱量，通過制冷循環(huán)，冷卻水將熱量排到地下；供熱時(shí)蒸發(fā)器吸收地下熱量，通過熱泵循環(huán)，熱水向室內(nèi)供暖。312.3.3 地源熱泵2.3.3.3 地源熱泵的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 利用清潔可再生的低溫能源 地源熱泵利用的是儲(chǔ)存于地表中清潔的、可再生的太陽能或地?zé)崮?。地表淺層土壤和水體是一個(gè)大的太陽能集熱器，收集了47%的太陽能量，比人類每年所消耗能量的500倍還多，同時(shí)也是一個(gè)巨大的動(dòng)態(tài)能量平衡系統(tǒng)，自然保持能量吸收和發(fā)散的相對(duì)平衡，這使得利用儲(chǔ)存于其中的近乎無限的太陽能或地能

26、成為可能。所以是一種清潔可再生的技術(shù)。322.3.3 地源熱泵2.3.3.3 地源熱泵的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 系統(tǒng)簡(jiǎn)單、使用方便、應(yīng)用范圍廣 一套地源熱泵系統(tǒng)可以代替鍋爐加制冷機(jī)組兩套裝置，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，不需要搭建鍋爐和冷卻塔，以及堆放燃料和燃燒廢物的場(chǎng)地，能保持建筑外部美觀，節(jié)省了建筑場(chǎng)地和經(jīng)費(fèi)，避免了腐蝕和氣候影響，而且沒有儲(chǔ)煤、儲(chǔ)油罐等安全隱患。機(jī)組可以靈活安置在各種地方，節(jié)約空間，系統(tǒng)末端也可有多種選擇。各區(qū)域能獨(dú)立選擇制冷或供暖，分區(qū)靈活，使用方便。地源熱泵是一種介于中央空調(diào)和分體空調(diào)之間的優(yōu)化能源空調(diào)方式，它既具有中央空調(diào)系統(tǒng)能效高、成本低和安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，又具有分體式空調(diào)器調(diào)節(jié)靈活方便、便于計(jì)

27、費(fèi)的特點(diǎn)。并且其自動(dòng)化程度高，無需專業(yè)人員操控，機(jī)組振動(dòng)小，噪音小，對(duì)用戶無干擾。332.3.3 地源熱泵2.3.3.3 地源熱泵的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 環(huán)境保護(hù)地源熱泵以電為動(dòng)力，不受地域、資源等限制，無需鍋爐，既解決了熱污染問題，又進(jìn)一步提高能效比；運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生因燃油、燃煤所造成的空氣污染，也沒有廢棄物；沒有冷卻塔，減少冷卻塔水污染，杜絕“軍團(tuán)病菌”對(duì)人體的危害；無室外機(jī)，不會(huì)產(chǎn)生熱島效應(yīng)；地源熱泵機(jī)組通過熱交換器與地下土壤或水源進(jìn)行熱量交換，抽取的地下水或地表水（河水、海水、湖水）大多實(shí)行封閉式回灌，不消耗水資源，不污染地下物質(zhì)，具備環(huán)保性能。342.3.3 地源熱泵2.3.3.3 地源熱泵的特

28、點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 經(jīng)濟(jì)效益顯著地源熱泵耗電少。與空氣熱泵相比，地下水源熱泵的能量利用率要高出40%以上；與電供熱比較，節(jié)電70%。制熱時(shí)與燃?xì)忮仩t比較，節(jié)能50%；與燃油鍋爐相比，節(jié)能70%。而且地源熱泵運(yùn)行工況穩(wěn)定，比傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)省30%60%的運(yùn)行費(fèi)用。據(jù)美國環(huán)保署（EPA）估計(jì)，設(shè)計(jì)安裝良好的地源熱泵，可以為用戶節(jié)約30%40%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。352.3.3 地源熱泵2.3.3.3 地源熱泵的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 運(yùn)行穩(wěn)定可靠地溫的波動(dòng)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于環(huán)境空氣溫度的變動(dòng)，使地?zé)釤岜萌赀\(yùn)行穩(wěn)定。由于散熱、取熱均依靠深層土壤，不受環(huán)境溫度變化的影響，即使在冬天制熱量也不會(huì)衰減，更不會(huì)結(jié)霜。系統(tǒng)部

29、件少，維護(hù)費(fèi)用低，自動(dòng)化程度高，使用壽命可達(dá)15年以上。362.3.3 地源熱泵2.3.3.3 地源熱泵的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 不足如應(yīng)用會(huì)受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、燃料價(jià)格的影響；一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用會(huì)隨著用戶的不同而有所不同；采用地下水或地表水的利用方式會(huì)受到當(dāng)?shù)氐叵滤Y源的限制。埋管式土壤源熱泵系統(tǒng)在我國還剛剛起步，地下埋管的初投資較高、技術(shù)缺乏等因素一直制約著該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。372.3.3 地源熱泵2.3.3.4 地埋管地源熱泵系統(tǒng)地埋管地源熱泵就是以巖土體為釋熱和吸熱對(duì)象，將地埋管換熱器埋在地下，傳熱介質(zhì)（水或加防凍液的水）在管內(nèi)循環(huán)，通過豎直或水平地埋管換熱器與巖土體進(jìn)行熱交換的

30、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)。夏季循環(huán)水將制冷機(jī)組吸收的熱量傳向土壤，冬季吸收土壤中的熱量并將其傳至室內(nèi)。地埋管地源熱泵系統(tǒng)可分為水平地埋管地源熱泵系統(tǒng)和豎直地埋管地源熱泵系統(tǒng)。水平埋管通常采用淺層埋設(shè)，開挖技術(shù)要求不高，但換熱能力比垂直熱管低，而且占地面積和開挖工程量大；垂直埋管通常有U型管和套管兩種，常用的方式是U型埋管換熱器，雖然其換熱能力不如套管式換熱器，但投資小，工程實(shí)際應(yīng)用高。382.3.3 地源熱泵2.3.3.4 地埋管地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：（1）土壤溫度全年波動(dòng)小且數(shù)值相對(duì)穩(wěn)定，熱泵機(jī)組的季節(jié)性能系數(shù)具有恒溫?zé)岜脽嵩吹奶匦?，這種定溫?zé)嵝允沟芈窆艿卦礋岜每照{(diào)系統(tǒng)比傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率高40%60

31、%，節(jié)能效果明顯。（2）土壤具有較好的蓄能作用。夏季從室內(nèi)釋放到土壤中的熱量可以補(bǔ)償冬季從土壤中取出的熱量。（3）當(dāng)室外的溫度條件處于極端環(huán)境時(shí)，對(duì)能源的需求量也處在高峰期。土壤對(duì)地面空氣溫度波動(dòng)有衰減和延遲作用，可以保證較高的蒸發(fā)溫度與較低的冷凝溫度，因此供熱和制冷能力都能得到提高，而且無需輔助熱源和冷源，節(jié)能效果更好。392.3.3 地源熱泵2.3.3.4 地埋管地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：（4）地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低。據(jù)世界環(huán)保組織估計(jì)，如果其設(shè)計(jì)安裝情況良好，地源熱泵系統(tǒng)平均可以節(jié)約用戶30%40%的空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，地埋管地源熱泵系統(tǒng)在國外得到了廣泛的應(yīng)用，近些年來這項(xiàng)技術(shù)

32、在國內(nèi)也開始起步，且發(fā)展迅速。402.3.3 地源熱泵2.3.3.5 地下水地源熱泵系統(tǒng)（1）基本情況地下水地源熱泵系統(tǒng)的低位熱源為地下水，熱泵機(jī)組冬季從生產(chǎn)井提供的地下水中吸熱，提高品位后，對(duì)建筑物供暖，取熱后的地下水通過回灌井回到地下，同時(shí)蓄存一部分冷量供夏季使用。夏季抽取地下水作為熱泵機(jī)組的冷卻水源，吸熱后回灌到地下，將熱量轉(zhuǎn)移到地下供冬季使用。如果地下水溫度較低，可以直接利用地下水冷卻或者預(yù)冷。地下水系統(tǒng)適用于地下水源豐富的地區(qū)，由于地下水常年溫度穩(wěn)定，不受外界氣溫影響，機(jī)組可以高效運(yùn)行。412.3.3 地源熱泵2.3.3.5 地下水地源熱泵系統(tǒng)（1）基本情況把地下水作為冷源的技術(shù)在我

33、國已有較長(zhǎng)的歷史。解放初期，北京、上海等地就已經(jīng)利用地下水作為主要冷源進(jìn)行空調(diào)制冷。由于地下水源熱泵系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行也較簡(jiǎn)單，往往是地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的首選。然而，由于大量開采地下水，易造成地下水層的減少，并且引起地層下沉等問題，對(duì)地下結(jié)構(gòu)造成影響，有關(guān)部門已經(jīng)對(duì)地下水的使用做出了明確的規(guī)定。在對(duì)地下水源熱泵的應(yīng)用中仍存在著不少的問題。如地下水的回灌問題，流量判斷錯(cuò)誤等。422.3.3 地源熱泵2.3.3.5 地下水地源熱泵系統(tǒng)（2）地下水源熱泵系統(tǒng)分類以地下水為熱源或冷源的水源熱泵有兩種形式：一是開式環(huán)路，二是閉式環(huán)路。所謂開式環(huán)路就是通過潛水泵將抽取的地下水直接送入熱泵機(jī)組。這種系

34、統(tǒng)管路連接簡(jiǎn)單，初投資低，但由于地下水含較多雜質(zhì)，當(dāng)熱泵機(jī)組采用板式換熱器時(shí)容易造成管路堵塞。由于地下水中成分復(fù)雜，易使管路及設(shè)備產(chǎn)生腐蝕和結(jié)垢在使用開式系統(tǒng)時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的措施。所謂閉式系統(tǒng)就是通過一個(gè)板式換熱器將地下水和建筑物內(nèi)的水系統(tǒng)隔絕開來。432.3.3 地源熱泵2.3.3.5 地下水地源熱泵系統(tǒng)（1）地下水源熱泵系統(tǒng)分類以地下水為熱源或冷源的水源熱泵有兩種形式：一是開式環(huán)路，二是閉式環(huán)路。所謂開式環(huán)路就是通過潛水泵將抽取的地下水直接送入熱泵機(jī)組。這種系統(tǒng)管路連接簡(jiǎn)單，初投資低，但由于地下水含較多雜質(zhì)，當(dāng)熱泵機(jī)組采用板式換熱器時(shí)容易造成管路堵塞。由于地下水中成分復(fù)雜，易使管路及設(shè)備產(chǎn)生

35、腐蝕和結(jié)垢在使用開式系統(tǒng)時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的措施。所謂閉式系統(tǒng)就是通過一個(gè)板式換熱器將地下水和建筑物內(nèi)的水系統(tǒng)隔絕開來。442.3.3 地源熱泵2.3.3.5 地下水地源熱泵系統(tǒng)（2）地下水的水質(zhì)處理為保障地下水安全回灌及水源熱泵機(jī)組正常運(yùn)行，地下水盡可能不直接進(jìn)入水源熱泵機(jī)組。直接進(jìn)入水源熱泵機(jī)組的地下水水質(zhì)應(yīng)滿足以下要求：含沙量小于1/200000，PH為6.58.5，CaO小于200mg/L，礦化度小于3g/L，Cl-小于100mg/L，SO42-小于200mg/L，F(xiàn)e2+小于1mg/L，H2S小于0.5mg/L。當(dāng)水質(zhì)達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行水處理。經(jīng)過處理仍達(dá)不到規(guī)定的，應(yīng)在地下水與水源熱

36、泵機(jī)組之間加設(shè)中間換熱器。對(duì)于腐蝕性及硬度高的水源，應(yīng)設(shè)置抗腐蝕的不銹鋼換熱器或鉚板換熱器。在使用海水時(shí)，建議在海水進(jìn)入換熱器前增加氯氣處理裝置對(duì)海水進(jìn)行處理，以防止藻類在換熱器內(nèi)部滋生。452.3.3 地源熱泵2.3.3.5 地下水地源熱泵系統(tǒng)（2）地下水的水質(zhì)處理板式換熱器：對(duì)于一些礦化度較高的水源，由于其對(duì)金屬的腐蝕性高，直接進(jìn)入機(jī)組會(huì)因機(jī)組被腐蝕使其壽命減少。如果通過水處理的辦法減少礦化度，費(fèi)用又很大。通常采用的是加裝板式換熱器的中間換熱方式，把水源水與機(jī)組隔開，使機(jī)組徹底避免水源水可能產(chǎn)生的腐蝕作用。對(duì)不同礦化度的水源，使用的板式換熱器也不同。除砂器與沉淀：當(dāng)?shù)叵滤傲看笥?/20

37、0000時(shí)，應(yīng)采用過濾器或除砂設(shè)備進(jìn)行處理。目前普遍使用的除砂器是旋流式除砂器。其體積小，除砂效率高，可在不間斷供水的情況下清除水中的砂粒。沉淀池投資比除砂器低。462.3.3 地源熱泵2.3.3.5 地下水地源熱泵系統(tǒng)（2）地下水的水質(zhì)處理電子水處理儀：在地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，冷凝器中的循環(huán)水溫度較高，特別是冬季制熱時(shí)，循環(huán)水的溫度可達(dá)到45以上，水中的鈣、鎂離子容易析出形成水垢，影響換熱效果。通常采用的措施是在冷凝器循環(huán)水管路中安裝電子水處理儀，防止管路結(jié)垢，增強(qiáng)管壁的緩蝕性，使已經(jīng)形成的水垢剝蝕、溶解。凈水過濾器：有些水源水蝕度較大，用于回灌時(shí)造成的管井濾水管和含水層堵塞，影響

38、供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命。對(duì)蝕度大的水源，可以安裝凈水器進(jìn)行過濾。472.3.3 地源熱泵2.3.3.5 地下水地源熱泵系統(tǒng)（2）地下水的水質(zhì)處理除鐵設(shè)備：我國的地下水含鐵量一般都超過允許值，所以在使用水源前要進(jìn)行除鐵。當(dāng)水中含鐵量大于0.3mg/L時(shí)，應(yīng)在水系統(tǒng)中安裝除鐵處理設(shè)備。現(xiàn)多使用除鐵設(shè)備進(jìn)行除鐵，雖然初投資和管理費(fèi)用都較高，但效果很好。離子棒防垢水處理設(shè)備：離子棒防垢器是一種新興的、先進(jìn)的水處理設(shè)備，它能夠達(dá)到防垢、除垢、除銹、防腐蝕的目的。把該設(shè)備水平安裝在熱泵機(jī)組入口處的管路上，不需另外設(shè)置閥門和旁通管路。該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是安裝容易，不占空間，功耗低，安裝費(fèi)用低，使用壽命長(zhǎng)，且使

39、用安全。482.3.3 地源熱泵2.3.3.5 地下水地源熱泵系統(tǒng)（2）地下水的回灌問題將被水源熱泵機(jī)組交換熱量后排出的水再注入地下含水層中去，此過程稱為回灌。應(yīng)用地下水源熱泵技術(shù)，地下水經(jīng)熱交換后必須回灌，這是由該技術(shù)的原理決定的?；毓嗟哪康囊皇莾?chǔ)能，提供冷熱源，亦即冬灌夏用，夏灌冬用；二是為保持含水層水頭壓力，防止地面沉降，保護(hù)地下水資源。地源熱泵工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定：必須采取可靠回灌措施，確保置換冷量或熱量后的地下水全部回灌到同一含水層，并不得對(duì)地下水資源造成浪費(fèi)及污染。系統(tǒng)投入運(yùn)行后，應(yīng)對(duì)抽水量、回灌量及其水質(zhì)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)。目前，地下水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的地下水回灌技術(shù)主要包括真空回灌、重力

40、（自流）回灌、壓力回灌和單井回灌。492.3.3 地源熱泵2.3.3.6 地表水地源熱泵系統(tǒng)（1）基本情況地表水包括地球表面的各種水資源，如江、河、湖、海水等，是人類賴以生存的重要資源。由于水的熱容量大，傳熱性能好，地表水可以間接或直接被利用來為建筑物供熱制冷。如果建筑物附近有可利用的地表水，而且水溫合適（1020），利用地表水系統(tǒng)最節(jié)能、最經(jīng)濟(jì)。地表水供熱制冷效率高，節(jié)能環(huán)保，在建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)中越來越受到重視。地表水熱源熱泵系統(tǒng)的原理簡(jiǎn)單說就是夏季冷凝器吸熱后的冷卻水經(jīng)密封的管道系統(tǒng)流入湖或池中，利用溫度穩(wěn)定的池水或湖水散熱。冬季吸收湖水或池水的熱量并將熱量傳遞給熱泵機(jī)組工質(zhì)，并通過工質(zhì)

41、傳給室內(nèi)。與地表水進(jìn)行熱交換的地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)分為開式地表水換熱系統(tǒng)和閉式地表水換熱系統(tǒng)502.3.3 地源熱泵2.3.3.6 地表水地源熱泵系統(tǒng)（2）開式地表水源熱泵系統(tǒng)開式地表水源熱泵系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：增加了機(jī)組的制冷量或制熱量。由于減少了湖水換熱器，增加了地表水與制冷劑之間的傳熱溫差，因此比閉式地表水源熱泵機(jī)組的換熱量大。如果湖水較深，湖水底部的溫度較低，夏季可以利用湖水底部的低溫水來預(yù)冷新風(fēng)或空調(diào)房間的回風(fēng)，節(jié)約能量。把熱泵機(jī)組排出的溫水排放到湖水上部溫度較高的區(qū)域，這樣保證湖水溫度分布不發(fā)生改變，對(duì)湖水溫度影響小。開式地表水源熱泵系統(tǒng)最大的缺點(diǎn)就是熱泵機(jī)組的結(jié)垢問題。512.3.3 地

42、源熱泵2.3.3.6 地表水地源熱泵系統(tǒng)（3）開式地表水源熱泵系統(tǒng)與地埋管地源熱泵系統(tǒng)相比，閉式地表水源熱泵系統(tǒng)的投資、泵的輸送、耗電量、湖水換熱器的投資及運(yùn)行費(fèi)用均比較低。開式地表水源熱泵系統(tǒng)相比：在熱泵機(jī)組換熱器內(nèi)的循環(huán)介質(zhì)為干凈的水或防凍液，機(jī)組結(jié)構(gòu)的可能性很小；湖水換熱器環(huán)路水泵比開式系統(tǒng)的耗電量低。這是因?yàn)殚_式系統(tǒng)要克服湖水到熱泵機(jī)組的靜水高度，而閉式系統(tǒng)卻不用；閉式系統(tǒng)應(yīng)用范圍更廣。當(dāng)冬季湖水溫度較低時(shí)，為防止機(jī)組換熱器內(nèi)循環(huán)液凍結(jié)，必須采用閉式系統(tǒng)。湖水溫度低于5時(shí)，環(huán)路內(nèi)必須使用防凍液。雖然閉式系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)垢的可能性小，但盤管外表面往往會(huì)結(jié)垢，使外表面換熱系數(shù)降低。如果湖水換熱器

43、若處于公共區(qū)域，還可能遭到人為破壞。另外，當(dāng)湖水或河水較淺，水溫受大氣溫度的影響較大，這將會(huì)影響機(jī)組效率和制冷量的變化522.3.4 地?zé)崮艿钠渌?.3.4.1 地?zé)岣稍铮?）基本情況地?zé)岣稍锛夹g(shù)是地?zé)崮苤苯永玫闹匾?xiàng)目，雖然這項(xiàng)技術(shù)在地?zé)嶂苯永妙I(lǐng)域所占比例很小，僅為1%。但隨著地?zé)崮芫C合利用和梯級(jí)開發(fā)利用水平的提高，人們對(duì)地?zé)岣稍锏呐d趣日益增大。國外地?zé)岣稍锼玫牡責(zé)崃黧w溫度大都在100以上，而國內(nèi)所用的地?zé)崃黧w的溫度大多在100以下，這是我國地?zé)岣稍锏囊淮筇攸c(diǎn)。532.3.4 地?zé)崮艿钠渌?.3.4.1 地?zé)岣稍铮?）干燥機(jī)理和方法簡(jiǎn)介干燥通常是指通過某種方法將熱量加于含水物料

44、，從而使?jié)裎锪系乃终舭l(fā)分離的過程。在干燥過程中首先必須使熱量有效地傳給濕物料，從而使其表面水分蒸發(fā)；隨后由于物料表面和內(nèi)部的濕度差，內(nèi)部水分開始向表面轉(zhuǎn)移并吸收熱量繼而蒸發(fā)。在整個(gè)干燥過程中上述兩個(gè)過程相繼發(fā)生，輪流控制干燥速率。在干燥的初始階段，強(qiáng)化外部條件可以起到較大的作用，而當(dāng)物料表面已經(jīng)沒有充足的自由水分時(shí)，干燥速率主要取決于水分從物料內(nèi)部向表面轉(zhuǎn)移的速率。此過程的主要機(jī)理是：擴(kuò)散、毛細(xì)管作用和由于干燥過程中物料收縮引起的內(nèi)部壓力，它主要取決于物料的結(jié)構(gòu)、特性和形狀等。因此針對(duì)不同的產(chǎn)品，干燥設(shè)計(jì)的首要任務(wù)就是要選擇合適的干燥方法，制定合理的干燥工藝，并且在干燥過程的不同階段采取不同

45、的強(qiáng)化方法。542.3.4 地?zé)崮艿钠渌?.3.4.1 地?zé)岣稍铮?）干燥特點(diǎn)及干燥器的選擇潔凈無污染，因此環(huán)境和設(shè)備清潔衛(wèi)生。由于是梯級(jí)綜合利用的一部分，所以價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)型較好。能源供給穩(wěn)定，受其他因素影響小，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便，產(chǎn)品質(zhì)量好。因?yàn)槭侵虚g的利用環(huán)節(jié)，所能利用的溫度和溫差都受到限制，熱風(fēng)溫度偏低，只能用于低溫干燥、干燥速度也較低。552.3.4 地?zé)崮艿钠渌?.3.4.1 地?zé)岣稍铮?）干燥特點(diǎn)及干燥器的選擇以上這些特點(diǎn)都決定了地?zé)岣稍镏饕挥糜谵r(nóng)、副產(chǎn)品和食物等的干燥例如各種水果、蔬菜、菇類等。因?yàn)樵诟稍锏牡诙A段，這些物料的干燥速度將受到水分從內(nèi)部向表面轉(zhuǎn)移的傳

46、質(zhì)過程的極大限制，而這些農(nóng)、副產(chǎn)品采用地?zé)岣稍锉葌鹘y(tǒng)采用的曬干和風(fēng)干更干凈衛(wèi)生，產(chǎn)品質(zhì)量更好，干燥速度也更快。地?zé)嵊糜谵r(nóng)、副產(chǎn)品和食品干燥的形式主要有：水平氣流廂式干燥器、穿流氣流廂式干燥器、隧道式干燥器和帶式干燥器等。地?zé)岣稍镞€可以應(yīng)用于工業(yè)上的干燥。輕紡、造紙、木材等行業(yè)都有烘干工序，地?zé)崴请y得的穩(wěn)定熱源。烘干質(zhì)量好，可以避免過熱而損壞產(chǎn)品。562.3.4 地?zé)崮艿钠渌?.3.4.2 地?zé)嵩谵r(nóng)副業(yè)方面的應(yīng)用目前我國地?zé)狃B(yǎng)殖的種植規(guī)模相當(dāng)大，北京、河北、廣東等地用地?zé)崴喔绒r(nóng)田，調(diào)節(jié)灌溉水溫，用3040的地?zé)崴N植水稻，以解決春寒時(shí)的早稻爛秧問題。我國凡是有地?zé)豳Y源的地方，基本都建了地

47、熱溫室，用來栽種蔬菜、水果、花卉等，如遼寧省某地溫室利用83的地?zé)崴膳?，用于冬季種植瓜菜，并用地?zé)嵊毓涎?。地?zé)崴€可以用于繁殖水生植物和飼養(yǎng)水生動(dòng)物，如北京地區(qū)就用地?zé)崴嘤∩徍驮诙就ㄟ^向養(yǎng)殖池輸送溫度恒定的地?zé)崴畞眇B(yǎng)殖鯉魚。572.3.4 地?zé)崮艿钠渌?.3.4.2 地?zé)嵩谵r(nóng)副業(yè)方面的應(yīng)用由于地?zé)崂玫氖堑蜏氐責(zé)崴徒?jīng)過發(fā)電、工業(yè)、采暖等之后的地?zé)崴挠酂?，地?zé)嵩谵r(nóng)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖方面的應(yīng)用引起了人們廣泛的興趣。國內(nèi)外已將一水多用或梯級(jí)利用定為地?zé)衢_發(fā)的目標(biāo)。有的還與太陽能利用相結(jié)合，建立互補(bǔ)能源系統(tǒng)的現(xiàn)代化溫室，它可以實(shí)現(xiàn)人工控制和模擬各種最優(yōu)自然環(huán)境，進(jìn)行農(nóng)業(yè)育種、栽培、禽類孵

48、化、牲畜越冬和水產(chǎn)養(yǎng)殖等多種經(jīng)營。目前我國已有20個(gè)省、市、區(qū)建有地?zé)釡厥?，總面積超過200萬平方米。地?zé)釡厥业臏囟群愣ǎ子诳刂?，在農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)業(yè)方面容易推廣。在南方地區(qū)，地?zé)釡厥乙炎鳛槿斯ゐB(yǎng)鰻、養(yǎng)甲魚和珍貴水產(chǎn)品的基地。582.3.4 地?zé)崮艿钠渌?.3.4.2 地?zé)嵩谵r(nóng)副業(yè)方面的應(yīng)用在國外，地?zé)岬膽?yīng)用也十分廣泛。匈牙利的地?zé)嶂苯永镁邮澜缡孜唬饕糜谵r(nóng)業(yè)溫室和溫泉浴療此外還有地?zé)狃B(yǎng)殖，地?zé)崴訜峥諝膺M(jìn)行農(nóng)副產(chǎn)品脫水等。美國對(duì)地?zé)徂r(nóng)業(yè)利用也相當(dāng)重視，在許多缺水地區(qū)分布著中溫地?zé)豳Y源系統(tǒng)，采用梯級(jí)開發(fā)的方法，將溫度較低的地?zé)嵛菜糜诠喔取Ｈ毡镜牡責(zé)豳Y源也很豐富，在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要有作物的

49、育苗繁殖、蔬菜和花卉的栽培、水產(chǎn)養(yǎng)殖、地?zé)崴B(yǎng)雞等，還可以利用地?zé)崴勚漆u油、加工山茶、烘干香菇等農(nóng)副產(chǎn)品。另外，俄羅斯、冰島、瑞典等其他國家在地?zé)岬霓r(nóng)業(yè)利用方面做出了大量的研究和應(yīng)用工作。592.3.4 地?zé)崮艿钠渌?.3.4.3 地?zé)嵩诠I(yè)上的應(yīng)用 除了上文提到的地?zé)岣稍锛夹g(shù)，目前我國也已將地?zé)崮苡糜诳灸z、造紙、紡織、印染、水泥制品、制革等工業(yè)。國外還將地?zé)崴苈蜂佋O(shè)在人行道下面，這樣冬季氣溫較低時(shí)道路也不會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。另外，在釀造業(yè)和大型沼氣工程中，也可以采用地?zé)崴?，使微生物繁育旺盛，提高產(chǎn)出率。有些地?zé)崃饔休^多的礦物鹽，再利用其熱能之外，可從副產(chǎn)品中回收硫、硝、食鹽等化工原料

50、。602.3.4 地?zé)崮艿钠渌?.3.4.4 地?zé)後t(yī)療地下水由于具有一定的壓力和溫度，與周圍巖石相互作用，溶觸各類物質(zhì)并不斷向地表上涌和運(yùn)移，在適當(dāng)?shù)臈l件下（如遇斷層）則可露出地表成為溫泉。溫泉和地下熱礦水除擁有較高溫度外，還含有各種特殊的化學(xué)成分、氣體成分、少量的生活性離子以及少量的放射性物質(zhì)，一些熱礦泉附近常常還沉積有礦泥等，這些都能對(duì)人體起到良好的治療和保健作用。人類利用溫泉進(jìn)行醫(yī)療和保健歷史悠久，在我國已有4000年以上歷史。但直到1742年德國醫(yī)師Hoffman首次對(duì)溫泉的化學(xué)成分進(jìn)行了測(cè)定，人們才開始以現(xiàn)代科學(xué)的手段對(duì)溫泉的醫(yī)療作用進(jìn)行研究。進(jìn)入20世紀(jì)以后，蘇、德、日、美等國

51、家都建立了多個(gè)地?zé)岬V泉研究所，地?zé)後t(yī)療技術(shù)也就得到迅速發(fā)展，并被人們廣泛用于多種治療和康復(fù)目標(biāo)。612.4 地源熱泵設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.1 工程勘察地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)是工程場(chǎng)地的資源條件和是否允許使用。工程場(chǎng)地的資源條件，包括工程場(chǎng)地狀況、巖土類型、分布、厚度、水文地質(zhì)條件、地層溫度分布情況等。在地源熱泵設(shè)計(jì)的初期階段，要按照建筑物的設(shè)計(jì)供暖、供冷負(fù)荷的要求，對(duì)其進(jìn)行勘探或調(diào)查，為地源熱泵項(xiàng)目的可行性評(píng)估和地源熱泵工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)，以便根據(jù)實(shí)際情況合理選擇地埋管、地下水或地表水地源熱泵系統(tǒng)。622.4 地源熱泵設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.2 建筑物冷、熱負(fù)荷計(jì)算在進(jìn)行地源熱泵系統(tǒng)選擇、設(shè)備選型及系統(tǒng)設(shè)計(jì)之

52、前，必須計(jì)算建筑物的冷、熱負(fù)荷。計(jì)算時(shí)首先應(yīng)進(jìn)行空調(diào)分區(qū)，然后確定每個(gè)分區(qū)的冷、熱負(fù)荷，最后計(jì)算整棟建筑物的總冷、熱負(fù)荷。分區(qū)負(fù)荷用于各分區(qū)水源熱泵機(jī)組的選型，總負(fù)荷用于確定熱泵系統(tǒng)總設(shè)備容量及地源熱泵系統(tǒng)需要的附屬設(shè)備的選型。632.4 地源熱泵設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.3 地源熱泵系統(tǒng)類型選擇為了能更好滿足項(xiàng)目要求，必須合理選擇地源熱泵的類型地埋管地源熱泵系統(tǒng)適用于現(xiàn)場(chǎng)缺乏地下水，又無可利用的地表水或地表水的水域范圍和深度不太合適，或者就現(xiàn)場(chǎng)地下水狀況而言采用地下水地源熱泵系統(tǒng)不經(jīng)濟(jì)的情況如果有充足的地下水量、水質(zhì)較好，有開采手段，當(dāng)?shù)匾?guī)定又允許，則應(yīng)考慮采用地下水地源熱泵系統(tǒng)如果存在地表水或通過開

53、發(fā)能夠引導(dǎo)地表水，則應(yīng)考慮地表水地源熱泵系統(tǒng)642.4 地源熱泵設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.4 分區(qū)水源熱泵機(jī)組選擇根據(jù)各區(qū)的冷熱負(fù)荷和工廠提供的資料就可以初步選定各種性能數(shù)據(jù)的水源熱泵機(jī)組。首先根據(jù)機(jī)組在分區(qū)中所要安裝的位置，選擇合適的機(jī)組形式。例如：落地式機(jī)組可以安裝在外墻窗下，水平式機(jī)組可以安裝在吊頂內(nèi)，垂直式機(jī)組適合安裝在壁櫥或機(jī)房里等根據(jù)每個(gè)分區(qū)的設(shè)計(jì)冷負(fù)荷選擇熱泵機(jī)組。為保證機(jī)組的制冷量能夠滿足實(shí)際要求，機(jī)組的制冷量不小于分區(qū)峰值冷負(fù)荷的95%。比較機(jī)組制熱量和分區(qū)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷?？梢赃x擇大一號(hào)的機(jī)組，但機(jī)組制冷量不得超過設(shè)計(jì)冷負(fù)荷的125%，除非熱泵機(jī)組具有多速風(fēng)機(jī)和自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量的手段。652.

54、4 地源熱泵設(shè)計(jì)計(jì)算 2.4.5 確定供冷設(shè)計(jì)工況下循環(huán)水最大吸熱量循環(huán)水最大吸熱量發(fā)生在與最大建筑冷負(fù)荷相對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。確定每個(gè)分區(qū)各種型號(hào)水源熱泵機(jī)組的數(shù)量。確定每個(gè)分區(qū)各種型號(hào)水源熱泵機(jī)組的總制冷量和每個(gè)分區(qū)的總冷負(fù)荷。對(duì)每個(gè)分區(qū)，總冷負(fù)荷除以所安裝機(jī)組的總制冷量。確定水源熱泵機(jī)組的制冷性能系數(shù)COPc值，水泵輸入功率沒有包括在機(jī)組的COPc值內(nèi)。確定每個(gè)分區(qū)內(nèi)水源熱泵機(jī)組釋放到循環(huán)水中的熱量，即分區(qū)冷負(fù)荷（1+1/COPc）。所有熱泵機(jī)組水流量相加，得到所需的總水量。確定其他過程向循環(huán)水釋放的能量（正值）或吸收的熱量（負(fù)值），如加熱生活水的熱泵釋放的熱量。確定水泵釋放到循環(huán)水重的熱量。將

55、所有分區(qū)熱泵機(jī)組釋放的熱量、各種過程釋放的熱量，以及水泵釋放的熱量相加就得到供冷設(shè)計(jì)工況下釋放到循環(huán)水中的總熱量。662.4 地源熱泵設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.6 確定供熱設(shè)計(jì)工況下循環(huán)水最大放熱量確定供熱設(shè)計(jì)工況下有熱負(fù)荷的所有分區(qū)?？赡艽嬖谥挥欣湄?fù)荷的分區(qū)，放給循環(huán)水的熱量可用來補(bǔ)償周邊區(qū)循環(huán)水溫度的降低。內(nèi)區(qū)的新風(fēng)熱負(fù)荷可能超過內(nèi)部得熱量，這樣內(nèi)區(qū)機(jī)組有供熱負(fù)荷。在熱泵機(jī)組選擇過程中，如果需要重新分區(qū)或再分割區(qū)，則需修正分區(qū)熱負(fù)荷。根據(jù)空氣側(cè)具體參數(shù)，確定已選熱泵機(jī)組的供熱量。所有熱泵機(jī)組的水流量相加，就得到所需的總流量。確定水源熱泵機(jī)組的制熱性能系數(shù)COPh值。水泵輸入功率沒有包括在機(jī)組的COP

56、h值內(nèi)。確定每個(gè)分區(qū)內(nèi)，水源熱泵機(jī)組從循環(huán)水中吸收的熱量，即分區(qū)的熱負(fù)荷（1-1/COPh）。水環(huán)路的熱損失。這些損失可來自其他散熱設(shè)備，或其他處理過程的附加熱量。確定水泵加到水環(huán)路的熱量。熱泵機(jī)組的吸熱量、處理過程的吸熱量（或散熱設(shè)備）、水泵加到水環(huán)路中的熱量的綜合，就是供熱設(shè)計(jì)工況下循環(huán)水的總放熱量672.4 地源熱泵設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.7 地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是地埋管換熱器的設(shè)計(jì)，包括換熱器的形式、長(zhǎng)度、布置方式的確定、埋管材料選用以及環(huán)路循環(huán)泵的選擇。對(duì)于給定的建筑場(chǎng)地條件，所涉及的系統(tǒng)應(yīng)能以最低的成本得到最好的運(yùn)行性能。包括：地埋管換熱器埋管形式選擇、地埋管

57、換熱器環(huán)路形式選擇、地埋管換熱器埋管選擇、地埋管換熱器設(shè)計(jì)、682.4 地源熱泵設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.8 地下水地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)地下水是指埋藏和運(yùn)移在地表以下含水層中的水體。地下水分布廣泛，水質(zhì)比地表水水質(zhì)好，水溫隨氣候變化也比地表水小，是地源熱泵可以利用的較理想的水源。地下水按埋藏條件分為上層滯水、潛水、層間水、裂縫水和溶洞水五類。地下水地源熱泵系統(tǒng)主要利用潛水和淺層層間水。地下水熱泵系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投資少、開采易，運(yùn)行也最方便，所以往往成為地源熱泵系統(tǒng)的首選。在設(shè)計(jì)過程中，如果能與水文地質(zhì)部門相配合，取得較正確的技術(shù)資料并進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，可以獲得較好的效果。但由于大量開采造成地下水層的減少和對(duì)地下結(jié)構(gòu)

58、的影響（如海水倒灌、地層下陷），有關(guān)部門已對(duì)地下水的開采有了明確的規(guī)定，因此地下水的利用必須十分謹(jǐn)慎。692.4 地源熱泵設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.9 地表水地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)項(xiàng)目附近有地表水體（江、河、湖、海等），可以當(dāng)作冷熱源時(shí)，應(yīng)首先搜集和確定使用地表水所需的資料。水池或湖泊的面積及深度對(duì)系統(tǒng)供冷性能的影響，要比對(duì)供熱性能的影響大。為使系統(tǒng)運(yùn)行良好，湖水或河水的深度應(yīng)超過4.6m。對(duì)于淺水池或湖泊（4.66.1 m），熱負(fù)荷應(yīng)不超過13W/m2水面；對(duì)于深水湖（9.2m），熱負(fù)荷應(yīng)不超過69.5W/m2水面。地表水熱泵系統(tǒng)按其地下?lián)Q熱器的水環(huán)路形式，可分為閉式環(huán)路地表水熱泵系統(tǒng)和開式環(huán)路地表水熱泵

59、系統(tǒng)。閉式環(huán)路地表水熱泵系統(tǒng)，實(shí)際上是將地埋管地源熱泵系統(tǒng)中的地埋管換熱器換成了在水體中的地表水換熱器。開式環(huán)路系統(tǒng)是將水從河流或湖泊中抽出灌入熱泵中，從熱泵排出的水又排回到河流或湖泊中，這種系統(tǒng)的費(fèi)用是地源熱泵系統(tǒng)中最低的，閉式系統(tǒng)也比地埋管地源熱泵系統(tǒng)的費(fèi)用要低。702.5 地?zé)崮芾门c環(huán)境保護(hù)2.5.1 地?zé)崂煤烷_采對(duì)環(huán)境的影響隨著全球?qū)ψ匀毁Y源認(rèn)識(shí)的改變，地?zé)崂靡鸬沫h(huán)境問題越來越受到人們的關(guān)注。人們不僅認(rèn)識(shí)到地?zé)釋?duì)周圍生態(tài)環(huán)境、社會(huì)系統(tǒng)、地形的影響，而且也認(rèn)識(shí)到更加有效、更加廣泛的使用自然資源的重要性。越來越多的國家已經(jīng)把環(huán)境問題列入法律條文中。對(duì)地表水的影響：地?zé)崮艿睦檬挂恍┗瘜W(xué)物質(zhì)隨著地?zé)崴呐欧胚M(jìn)入到地表水中，對(duì)地表水造成一定的污染。在我國南、北方地區(qū)，這種污染的影響和程度不完全相同。南方地區(qū)雨量多，河水流量大，有限的地?zé)崴湃牒蠛芸鞎?huì)被河水稀釋，影響不明顯，水質(zhì)仍可達(dá)到農(nóng)田灌溉的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地下含水層的影響：地下水是北方地區(qū)生活用水的主要來源。檢測(cè)結(jié)果表明，在地?zé)衢_采井的附近，地下水的氟含量和礦化度都有升高的趨勢(shì)712.