计算机论文范文:地源热泵空调系统；优化设计；能耗分析的探讨

地源热泵技术一般指通过输入少量电能，使地下蕴藏的丰富的可再生的地热能，即土壤、地下水或地表水（包括江河湖海水）中储藏的低品位热能，向高品位热能转移，实现商业建筑、公用建筑以及住宅建筑的夏季空调、冬季采暖以及生活热水供应。夏季空调的过程是把地下的冷量 取 出来，给室内供冷，同时将室内的热量 取 出来储存在地下，以备冬季使用。冬季采暖的过程正相反，将地下储存的热量 取 出来，给室内供热，同时将室内的冷量取出来储存在地下，以备夏季使用。从表面上看，地源热泵只是起到能量搬运的作用，但是从更深层次看，热泵将地下较难利用的丰富的能量 取 了出来， 取出来 的同时还有 存进去 ，实现了能源的循环可持续利用。电动压缩式热泵消耗的是电能，利用电能来获得热能。其供热工况性能用COP表示。 COP=热泵机组提供的热量（kWh）/机组耗电量（kWh） 通常地源热泵系统的COP 3.0[38]，也就是说，消耗1kWh的电能，可以得到3kWh以上的热能。而我国常用的水冷空调机组冬季制热COP值大多在3.0以下，说明热泵的能源利用率较高。 2.地源热泵中央空调的特点 相对于传统的中央空调，地源热泵空调有着明显的优势，因此，其在建筑中的应用前景也更加广阔。 2.1节能低碳 节能环保是地源热泵空调的一大优势，地源热泵利用地下浅层的热量，而不是传统的化石燃料热量，众所周知，地表浅层的地热能是一种可再生的太阳能，取之不尽、用之不竭。同时，由于其地下浅层的温度一年四季都比较稳定，即冬季高于空气温度，夏季低于空气温度，因此，使用地源热泵比使用传统的空调系统能够节能和节省运行费用达4096左右，其节能效果是相当显著的。地源热泵中央空调系统作为一项低碳的新型技术，在运行时，其系统内部只存在能量之间的交换，不会浪费水资源，同时，还明显减少了二氧化碳的排放量，从而满足了低碳的要求。 2.2环保高效 地源热泵空调系统利用太阳能作为动力，在空调的运转时，几乎不会产生二氧化碳和其他有害气体，也不会造成水资源的浪费和污染，同时，在空调运行中，针对南方地区制冷大于制热产生的大地土壤热能积累问题，会采用必要的冷却塔降温，但是相对于传统中央空调运行程序简化，环保高效。由于地热资源蕴含量极大，浅层地表水的温度相对稳定，使得地源热泵中央空调的运行效率比传统的空调要高的多，节省了运行费用，此外系统的稳定性和经济性也有利于其在建筑中的应用。 2.3维护费用低 地源热泵空调系统的运行流程简单，省去了传统的加热系统和冷却系统，在节省电能和热能的同时，也省去了繁琐的机械部件，因此其维护费用较低。地源热泵系统的零部件都是室内安装或者地下深埋，减少了部件的耗损，延长了其使用寿命，通常的地源热泵空调零部件的使用寿命都可以达到三十年以上，极大的减少了维修的频率。当前的地源热泵空调系统都采用电脑程序控制，自动化程度较高，省略了人工的操作，避免了人为操作失误的出现，系统操作更加流畅安全。 3.某办公大楼地源热泵空调系统运行分析 3.1工程概况 本工程建筑面积为15424.4m2，建筑基底面积为4383.4m2，建筑高度为35.25m，建筑使用功能为办公及科研。3.2项目地源热泵技术应用3.2.1办公楼地源热泵系统该办公楼项目建筑空调面积9186m2，夏季冷负荷935kw，冬季热负荷约760kw。建筑要求夏季供冷、冬季供热、并提供生活热水。本设计选用两台地源热泵机组，负责该新建建筑物的夏季制冷，冬季制热及生活热水。选用变频循环水泵两用两备。机组的主要性能参数如表1所示，机组在制冷工况下的EER为5.94，制热工况下的COP为4.62，可满足建筑冷热负荷的需求。 表1 冷热源性能参数 本项目为实现能源的高效利用，采用一台热回收式地源热泵机组提供生活热水。在夏季工况下，系统利用冷凝器余热加热生活热水，通过热水循环泵送至各用水点，冬季由地源热泵直接提供生活热水。夏季机组运行时冷凝侧的放热量为549.62kw，考虑换热效率及管路热损失，取0.7的折算系数，则制冷剂地源热泵余热提供可用的热量为384.7kw，余热尚不能满足夏季生活热水的用热需求。夏季地源热泵冷凝侧余热可提供的生活热水为78.9m3，全年生活热水的需求量为300m3，余热提供生活热水占生活热水总量的比例为26.9%。 3.2.2土壤热平衡 该方案的全年排热量为78727，全年吸热量为492239kwh，排热量和吸热量之间相差295028kwh，全年冷热不平衡率为37.5%，故本工程在夏季采用冷却塔进行辅助换热。为了使业主在使用空调过程中达到更好的效果，保持机组长时间高效率运行，本工程空调在夏季最热季到来之前或之后开启冷却塔进行辅助换热，每年满负荷开启388小时左右，最热季时采用全地源热泵运行，达到机组高效运行，地源热泵地埋管换热能够达到平衡状态。 3.2.3智能化控制运行优普论文发表网专注于为广大经济职称评定客户、管理论文快速写作客户，提供优良的范文格式下载，管理论文快速代写资源，欢迎各位老师参考指导。 本项目采用FLG MODBUS接口对地源热泵机组运行工况进行监视，监测供、回水总管温度和供回水压力及流量。地源热泵机组、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵的投入或退出运行的过程是按预先编制的控制程序进行的。启动时，实现程序自动连锁，保证设备运行正常后，开启下一设备，确保设备正常投入。 当机组需要投入时，控制程序首先打开该机组对应的冷冻水、冷却水蝶阀。在得到各蝶阀打开状态信号后，延时30秒启动相应的冷冻水泵、冷却水泵，在得到相应的水流状态信号后，延时5分钟启动冷水机组。当水系统中有某一设备发生故障时，则系统立即发出报警到终端，同时锁定该设备以防再次启动。在这同时自动启动另一个可得到的备用设备或一组可得到的设备。当故障设备需要重新加入自控行列时，必须在BAS终端手动复位相应的锁定复位软件点，这样才能使锁定的设备再次进入自控行列。整个机组控制原理图见图3。 图3 机组控制智能控制原理图 4.项目地源热泵空调系统环保性及节能性分析 本项目采用了地源热泵空调系统来满足工程的冷、热负荷，与传统的冷水机组和燃气锅炉系统、冷暖两用分体式房间空调器相比，地源热泵空调系统年机组和其他部分的运行费用约36.91万元，传统的冷水机组和燃气锅炉系统运行费用约73.54万元，冷暖6两用分体式房间空调器运行费用约为67.13万元，分别可以节约运行费用约46.9%、43.8%。 地源热泵空调系统利用浅层地热能作为热源，实现可生能源的利用，减少了建筑空调、采暖能耗的一次能源。根据专家统计4[]：每节约1kwh电就节约了住4kg标煤，同时减少排放碳粉尘0.272kg，二氧化碳0.997kg，二氧化硫0.03kg，氮氧化物0.01k5g。则本项目采用地源热泵系统比冷暖两用式房间空调器每年节省107358kwh电能，相当于节约标煤量 107358只0.4 42943.2kg，减少二氧化碳排放量 107358只0.997 107036kg。 综观整个办公楼项目的情况，可以看出地源热泵系统的应用在提供了空调系统的冷热负荷之余，同比普通空调系统降低了系统的运行费，同时减少了化石燃料的燃烧；整个系统运行的节能性、环保性、经济性是非常明显的。 5.结束语 在当前旳地源热泵系统的推广应用中，虽然取得了很大的成绩，但是依然存在较多的阻碍，鉴于其巨大的节能环保、低碳高效等优势，国家应该釆取相关有效措施，保证这项新技术在建筑中的应用推广。 参考文献： [1]刘峰，刁乃仁，李智勇，宗浩.北方地区某中学地源热泵空调系统优化设计[J].建筑热能通风空调，2014，05：92-94+99. [2]陈金华，江蓉，彭运林.重庆地区某工业厂房地表水地源热泵空调系统全寿命周期成本分析及优化[J].暖通空调，2014，10：72-78. [3]楚广明，曲晓宁.旅馆建筑地源热泵系统适应性研究[A].山东省科学技术协会、淄博市人民政府.产业竞争力与创新驱动 2014年山东省科协学术年会论文集[C].山东省科学技术协会、淄博市人民政府，2014：4. [4]宣丰.东华大学图书馆地源热泵系统设计与分析[D].东华大学，2014.  

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