1、毕业设计开题报告 建筑环境与设备工程 地源热泵在空调领域的应用 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1、 国内外研究动态综述 （ 1）地源热泵在国外的发展 地源热泵系统由于采用的是可再生的地热能，因此被称之为一项以节能和环保为特征的空调技术。在国外很早就开始了地源热泵的研发和应用。上世纪二三十年代，英美等国就已进入了地源热泵的研制开发阶段。第二次世界大战后，尤其是在上世纪 70 年代，美国的一些国家重点实验室和一些大学院校及科研机构在国家能源部的资助下同时开发了各种形式的热泵空调系统，其中以中小型地 源热泵空调器的发展最为迅速，一时间出现了发展地源热泵的高潮，对地源热泵的发展起
2、了重要的推广作用。 在相同时期，德国、法国、丹麦等西欧各国也致力于地源热泵的研究与开发。因为西欧大部分地区夏季气温偏低不需要空调降温，特殊的气候条件（低温和潮湿）决定这一地区只适合采用地源热泵供暖，因此，在第二次世界大战后，这一地区主要结合集中供热技术发展单一供热模式的大型地源热泵，而冷热两用的小型家用和中型商用地源热泵却未能引起研发部门、制造商和消费者的重视，所以发展相对缓慢。 日本早在上世纪 30 到 60 年代就采用了大量的地下水源 型热泵系统。上世纪 70 年代时，几十个地下水热泵系统应用于宾馆、医院、公寓等建筑中。但是，由于回收水及地表下陷的等问题，地下水源型热泵系统还没有被完全推广
3、。到了上世纪 90 年代。换热器的换热机理、传热强化及换热器与地源热泵系统的匹配等虽然仍是地源热泵的研究热点。但相互耦合传热和传质模型在最新的研究中得到了更多地关注，这样可以更好的模拟地源热泵换热器真实的换热状况。与此同时，热物性更好的回填材料也开始得到研究采用，以强化地埋管在土壤中的传热，从而降低热泵系统用于装设埋管的投资费用。最新研究动态表明，有关埋地换热器 的传热强化、土壤源热泵系统模拟与最佳参数匹配的研究都是地源热泵发展的核心研究内容。这一时期，地源热泵技术的应用也得到了很大程度的发展，在欧美的热泵装置市场上占有大约 3%的份额。进入二十一世纪，地源热泵已经开始如火如荼地应用于大型商业
4、建筑，其制冷量和供热量也从几冷吨到几千冷吨不等。 （ 2）地源热泵在国内的发展 在我国，地源热泵的研究始于 20 世纪 80 年代，最初研究工作主要是探讨在我国利用地源热泵技术的可行性，而对于地源热泵换热器的换热效果以及地源热泵机组的实际运行性能没有进行太多的理论研究。自 1997 年以来，我 国开始了地源热泵技术的理论研究和实验研究，主要针对 100 米埋深以内 U 型垂直埋管的土壤源热泵理论和实验研究、土壤热物性研究、埋地换热器的性能研究和土壤源热泵示范工程的实验研究。 最近几年 , 国内暖通空调行业和建筑节能部门把地源热泵技术当成热门课题进行研究，该项技术也开始大量地应用在实际工程中，而
5、与此相关的地源热泵产品也相继制成和应用，形成一股地源热泵研究应用的热潮。在实际的工程应用中，地下水地源热泵系统的应用范围较广，数量较多，在市级示范工程中单项工程规模最大，已达 16 万 m2；土壤源热泵系统应用潜力较大，发展 较快，最大单项工程的建筑面积已达 13 万平方米；地表水地源热泵系统由于受到地表水资源区域分布不均衡的制约，目前主要分布在长江以南和沿海地区。目前，地源热泵技术的应用范围已经涵盖了我国大部分省份，尤其在我国中东部省市和西藏等地，已经相继开发建成了多项大规模地源热泵工程。 2005年全国地源热泵系统的应用面积已经接近 3100 万 m2。其中，地下水地源热泵系统应用面积约占
6、全部市场份额的 45，土壤源地源热泵系统约占 35，地表水地源热泵系统约占 20。目前全国在建地源热泵项目约为 500 万 m2 规划使用地源热泵系统的建筑面 积约为 700 万 m2。 现在，大量的地源热泵从业人员活跃在包括产品研发、设备制造、工程设计和工程施工在内的多个领域，促进了地源热泵技术的在中国的广泛应用和地源热泵行业的快速发展。已经成熟起来的部分中国地源热泵制造企业开始拓展海外市场，地源热泵工程公司也开始在国外施工。 二、选题的意义 目前在我国的能源构成中煤占 70%以上 ， 石油及天然气占 25%， 但能源利用率仅在 30%以下 。 针对我国的能源紧缺 、 能源利用率低 、 能源
7、浪费严重的现状 ， 建设部于 1996年下发 建筑节能技术政策，明确今后我国建筑节能的任务是在保证使用功能 、 建筑质量和室内环境符合小康目标的前提下 ， 采取各种有效的节能技术与管理措施降低新建房屋单位建筑面积能耗 。 同时对既有的建筑物进行有计划的节能改造 ， 达到提高居住热舒适性 、 节约能源和改善环境的目的 。 上个世纪 70年代以来，随着能源和环境问题的逐渐变得严重，在各个方面节能也被更多的考虑，以可再生的地热源为能源的地源热泵又引起了人们的重视。 世界能源结构已经经历了三次大转变 ，即从木柴转向煤炭由煤炭转向石油和天然气 ， 继而又从以油 、 气为主的能源系统转向以可再生能源为基础
8、的持久能源系统 。 据资料，目前全世界已经探明的煤炭 、 石油 、 天然气 、 油页岩等石化燃料资源的总量 ， 大约只够人类使用 100年 。 尤其是近年来，随着能源和环境问题的日益突出，地源热泵的研究和应用发展迅速，国内外的很多高校和研究机构相继开展了理论和实际应用方面的研究。随着研究的深入，我们的地源热泵研究工作者在全国范围内举行了各种交流探讨会。中国制冷学会第二专业委员会主办了 “ 全国余热制冷与热泵技术学术会议 ” ； 1988 年中科院广州能源研究所主办了 “ 热泵在我国应用与发展问题专家研讨会 ” ；中国能源研究会地热专业委员会于 1994 年 9 月 6 日至 8 日在北京召开了
9、第四次全国地热能开发利用研 讨会；从 90 年代开始，每届全国暖通制冷学术年会上都有 “ 热泵应用 ” 的专题； 2000年 6 月 19 23 日，中美地源热泵技术交流会在北京召开，会议介绍了地源热泵技术，国外的应用状况和在中国的推广；山东建筑工程学院地源热泵研究所与山东建筑学会热能动力专业委员会联合发起并承办 “ 国际地源热泵新技术报告会 ” 于 2003 年 3 月 17 日在山东建筑工程学院举行，加强 了国内外地源热泵先进技术的交流。 地源热泵作为一种环保节能的空调方式，应该得到我们的研究工作者对其进行更为深入的研究，探索其关键性技术。目前在国内地源热泵机组的设计、安装 、运行、维护等
10、各个方面还没有成型的行业标准和规范，其推广应用还有待时日。但地源热泵技术在中国就像一个新事物必须经历挫折和教训一样逐渐地发展。作为一门新技术，它为我们的国家的可持续发展带来了契机，在不远的将来，随着国富民强，经济实力的提高和生活水平的进步，研究和技术人员的努力，在中国一定有广阔的市场前景 。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 1、掌握地源热泵系统的原理，了解其在国内外的研究动态，关注国内现在的研究方向； 2、了解地源热泵系统在中国国内的分类及其特点； 3、预测地源热泵系统今后的发展方向，窥 探其节能潜力。 三、研究步骤、方法及措施： 1、利用互联网上的资源，网络相关的材料； 2、利用图书
11、馆资源查阅资料； 3、适当的进行一些实际调查，更加切实了解地源热泵系统的使用现状； 4、了解国外的现状，学习先进，根据我国实际，适当提出发展构想。 四、参考文献 1 地源热泵专题介绍 J.工程建设与设计 , 2004, (04) 2 王朝晖 .大型站房无柱雨棚的施工方案及造价分析 J.科技资讯 , 2010, (08) 3 袁旭东 ,王彬 ,吴伯谦 .混合式土壤源热泵应用分析 J.制冷与空调 , 2006, (01) 4 张涛 ,贺平 ,刘燕飞 ,薛亮 .基于 ADAM5000的室内温度控制系统设计 J.中国高新技术企业 , 2009, (13) 5 李旻 ,刁乃仁 ,方肇洪 .单井回灌地源热
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