摘 要

当前，我国坚持可持续发展道路，能源环保问题备受人们关注。由于地源热泵空调系统具有高效率节约能源、对环境无污染，运行稳定可靠等优点，因而在节能环保方面我们有了一个新的目标。但是因为地源热泵系统中含有室外地下换热系统，在初期资金方面有所增加，而且我们对地源热泵系统没有充分了解，热力特性方面没有充分研究，因此影响了地源热泵技术的应用。为了让此项技术充分发挥其作用，服务于人类，本文对地源热泵系统进行了热力特性分析，并通过实例分析得出地源热泵的适用性。

通过本文建立的热泵模型，对津港高速公路收费站进行了地源热泵系统设计并且根据实际运行效果进行了系统分析，在满足相同的冷、热负荷条件下，地源热泵系统运行费用比空气作为热源的普通空调器少65%左右。

本文介绍了地源热泵系统节能特性的评价指标，分析了地源热泵系统的节能因素。为了证明地源热泵系统的节能效果，我们不仅要通过理论和实际相结合的方法来分析地源热泵系统，而且要从热力学角度，减少一些没有必要的损失。根据整个系统来分析，从能质匹配、能量耗散诸方面综合考虑其热力性能。

关键词：地源热泵；能源；节能特性；传热性能

Abstract

Nowadays, energy and environmental issues has attracted more and more attention from people, in addition, theory of sustainable development has been presented in recent years. Around-source heat pump air-conditioning systems have become a hot issue due to its energy-efficient, few pollution, and stable and reliable operation. However, the GSHP system causes added cost of out-door earth exchanger, thus leads to relatively higher initial cost. Besides, the application research and analysis of. GSHP system aren't perfect enough at present. Therefore, the development of the GSHP technology has been restricted heavily. In order to promote the generalization and application of the GSHP technology, the thermodynamic performance analysis shall be carried out in this study to verify its energy saving and economy by analyzing the examples.

In this study, the design and actual operation analysis of GSHP system (Jingang highway toll station) shall be carried out. The heat pump model is compared with the conventional air conditioner(heat source: air). The test results show that GSHP system can save about 65% of operating costs under the same cold, heat load conditions.

This article describes the evaluation ground source heat pump system energy-saving features, and analyzes factors of ground source heat pump energy-saving systems. In order to ensure objectivity and rationality of GSHP system energy-saving effect, we should not only focus on theoretical and experimental study of GSHP system heat transfer property, but also pay attention to reduce irreversible loss based on the thermodynamics. And to take into account every factors of its thermal performance such as energy and quality matching, function rate and the rate of dissipation from the whole process and total system.

Keywords: ground source heat pump; energy; energy saving features; the heat transfer performance

目录

第一章 绪论 1

1.1目的及意义 1

1.1.1国外的研究现状 1

1.1.2国内的研究现状 2

1.2研究（设计）的基本内容、目标、拟用用的技术方案及措施 3

1.2.1基本内容及目标 3

1.2.2拟采用的技术方案及措施 3

第二章 地源热泵系统 5

2.1热泵的分类 5

2.1.1水源热泵 5

2.1.2地下水源热泵 5

2.1.3地源热泵 6

2.1.4空气源热泵 7

2.2地源热泵技术的形成 7

2.3地源热泵系统的原理 8

2.4地源热泵主要部件 8

2.4.1地源热交换器 8

2.4.2压缩机 9

2.4.3节流装置 10

2.4.4 热力膨胀阀 10

2.4.5冷凝器 11

2.5地源热泵系统的分类 11

2.5.1地下水源热泵 11

2.5.2地表水热泵系统 11

2.5.3地下藕合热泵系统 12

2.6地源热泵系统的特点 13

第三章 地源热泵系统的传热特性 15

3.1地下埋管换热器的传热模型 15

3.1.1线热源模型 15

3.1.2地埋管换热器的热阻分析 15

3.2压缩机模型 16

3.3冷凝器模型 16

3.3.1冷凝器的传热特性 17

3.4蒸发器的传热特性 18

3.5热力膨胀阀模型 18

3.5.1热力膨胀阀的热力特性 18

第四章 地源热泵系统热力性能分析 20

4.1地源热泵设计方案实例分析 20

4.2地源热泵空调系统运行费用 21

4.3地源热泵系统的节能性 22

第五章 结论 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 绪论

1.1目的及意义

中国人口众多，可用资源却相对减少。我国的自然资源和能源资源居于世界前列，但中国人均资源占有量却非常少，拿石油来说只有10%。在另一方面，中国的国民生产总值能耗却很高，为发达国家的四至六倍^[1]。

在能源消费时代，中国的煤炭消费量比其他能源消费国高很多，竟然达到了72.8%。温室效应、酸雨污染以及臭氧层破坏等重要环境因素严重影响了我国经济协调稳定发展^[2]。我们要实现小康生活，甚至更高那是非常有难度的，除非我们的人均国内生产总值快速持续增长。既要满足经济持续发展又要保证环境不受破坏，这样矛盾就日益显著。能否保证中国在新世纪保持经济高速增长的可持续发展，能源动力工作者背负着很大的责任。我们必须积极地制订对策并且采取行之有效的措施^[3]。

地源热泵系统既能节约能源，减少排量，又能达到建筑物的制冷和供暖的目的，是一项新能源技术。我国坚持可持续发展道路，地源热泵高效率，保护环境，降低能耗的优点完全迎合国家的发展。能源的减少以及环境逐渐被破坏严重影响了我国的发展，但是地源热泵技术为我国带来了希望，它在中国有很大的发展前景^[4]。

1.1.1国外的研究现状

1912年瑞士提出热泵系统的概念，他们利用的是地表热能，这也成为了热泵系统的一大特色。一直到二十世纪四十年代，人们才开始关注到地源热泵这项技术，也就是这时欧美等国家才开始研究地源热泵系统^[5]。他们发表了土壤源热泵的好多基础化的知识，供我们参考学习。建立了开尔文线源理论的模型，这个模型成为了我们今后研究的重要基础。同时他们记录了好多实验测试数据，让之后的研究有了更好的验证机会。对于地源热泵系统的研究高潮不断，直到二十世纪五十年代。因为热泵系统前期投资比较高，耗费太大，研究一度中断。