50kw地源热泵机组系统设计(附件)【字数：12482】
Design of 50kW ground source heat pump systemDesign of 50kW ground source heat pump system能源与环境是当今世界面临的重要课题，寻求高效节能的能源也是制冷行业的研究方向。地源热泵作为一种可再生能源利用技术，地源热泵利用的是地下浅层的地能，实现供暖或制冷的系统。地源热泵技术利用可再生的地能，有效减少环境污染，节约能源，应该受到推广应用。地源热泵的推广有利于改善中国南方供暖问题，同时对解决世界能源危机有一定帮助。因此地源热泵的设计就显得尤为重要。在机组系统设计过程中，需要符合国家节能减排标准，可持续发展等原则。合理设计工况条件，制冷设备选型优化都有利于提高机组系统运行效率。本文首先对地源热泵机组系统特点原理进行介绍分析，其次对地源热泵进行方案论证，再者进行系统各部件计算选型，最后校核制热性能指标是否达到设计要求。关键词地源热泵；R410A；选型计算
目录
第一章 绪论 1
1.1 地源热泵定义 1
1.2 地源热泵发展历史 1
1.2 地源热泵的分类 2
1.2.1 大地耦合式热泵系统 3
1.2.2 地下水热泵系统 3
1.2.3 地表水热泵系统 3
1.3 地源热泵特点 4
1.4 未来前景分析 5
第二章 机组设计方案论证 7
2.1 热泵机组工作原理 7
2.2 设计选型论证 8
2.2.1 制冷剂 8
2.2.2 压缩机类型 9
2.2.3 换热器 10
2.2.4 四通换向阀 12
2.2.5 节流装置 14
第三章 制冷系统计算选型 15
3.1 压缩机计算选型 15
3.1.1 制冷工况下计算 16
3.1.2 涡旋压缩机选型 17
3.1.3 制热校核 18
3.2 换热器选型计算 19
3.2.1 制冷工况下热源侧换热器选型计算 19
3.2.2 制冷工况下用户侧换热器选型计算 21
3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
.3 工况转换换热器校核 24
3.3 热力膨胀阀 27
第四章 其他附件的选择 29
4.1 四通换向阀 29
4.2 干燥过滤器 29
4.3 气液分离器 30
4.4 储液器 30
4.5 高低压控制器 31
4.6 设备选型清单 31
4.7 管道设计 32
4.8 制冷剂充注量 33
结论 35
致谢 36
参考文献 37
第一章 绪论
1.1 地源热泵定义
广义热泵（Heat Pump）可以定义为，在某种动力驱动下通过热力学逆循环连续地从低温热源汲取热量，使其转换成可以利用的高品质热能的装置，并用以达到制冷或制热的目的[1]。使用热泵，要提供一定量的高品质能，但用户所得到的热量是提供的高品质能加上从低位热源或环境获取的热能。本质上，热泵和制冷的原理是相同的，热泵是通过冷凝器向外界放出热量来制热，为采暖，空调和生活热水提供热能。根据热力学第二定律，热能不可能自发、不负代价的、自动的从低温物体转移到高温物体，热泵就是靠高位能迫使热量从低温环境转移到高温环境[2]。
地源热泵是使用地下浅层能源如地下水，地表水和土壤等蕴含的地热能，通过热泵原理，能够实现制冷和制热单模式或双模式目的的新型节能空调。地源热泵系统一般有这三个分部分组成：地源热泵机组系统，室外地能换热系统和用户侧末端设备。对于本次设计50kW地源热泵机组，系统间换热形式为水—水式，各系统间换热介质设定为水。
一般地源热泵系统中，都是将土壤或地下水中的低能作为冷热源，在夏季制冷工况中，将其作为冷源，热泵系统通过制冷循环将室内热量转移到冷源；在冬季制热工况中，将其作为热源，热泵系统通过制热循环将热源的热源转移给室内。一般地源热泵的COP值可达4以上，即向地源热泵机组输入1kWh的电能，就可以获得4kWh或者更高的热能或制冷量。
从其他地区的热泵使用案例来说，欧洲地区主要使用地源热泵用于冬季供暖，而美国地区主要用于冬季供暖和夏季制冷。从地理环境和实际应用来看，美国的热泵应用更值得中国关注借鉴，通过对其地源热泵系统实例应用学习，可以加深中国地源热泵的进一步发展。
1.2 地源热泵发展历史
地源热泵的发展历史相对较短，最早的创意构想由1912年，瑞士人Zoelly 最先提出，他当时安装一套以河水作为低位热泵的热泵设备，并开始了热泵技术研究与发展[3]。20世纪50年代，热泵工业研究在欧洲得到第一次快速发展，进入了早期发展阶段，但是介于当时能源利用问题，并未达到较大推广。直到20世纪70年代世界第一次能源危机，地源热泵新型的能源利用得到了广大关注。在欧洲相关政府的支持下，地源热泵的研究与发展应用进入市场。但当时，由于地源热泵设计人员和安装工人不通性，在市场快速发展后，欧洲市场充斥着许多设计不合理，安装错误的地源热泵系统，过高的价格直接导致了热泵市场的崩溃[4]。因此，多数地源热泵的厂家指示某一公司的一个小部门。根据统计资料，地源热泵应用主要在瑞典，其他欧洲地区还比较少。欧洲在80年代，法国、德国等国热泵市场不断萎缩，但瑞典一直致力于大型热泵装置的研究，成为世界上应用最广泛的代表国家之一。
1946年，美国成功实例应用第一个地源热泵系统，但是这种能源价格低并没有引起当时社会的视线，实际上这些系统是直接式系统，在运行几年后系统就生锈腐蚀停止作用了，并没有得到过多的发展与研究[5]。美国家庭用热泵技术开始使用地埋管技术，但是由于设计复杂，初投资较高和金属地埋管腐蚀较严重等原因，地源热泵的早期研究热潮在50年代中期就停止了。20世纪80年代，地源热泵在水源热泵的基础上得到发展，美国进行了地埋管换热器的研究。20世纪90年代，美国热泵设计公司开始了对闭环式地源热泵的设计应用。
相比于世界热泵的研究与发展，我国起步晚约20~30年。新中国成立后，热泵技术开始引入中国。大量的热泵文献翻译进入中国，给中国带来了地源热泵技术的入门。经过之后的20年的发展与研究，我国虽起步低，但起点较高，某些方面具有世界领先水平；但是由于我国国情限制，能源利用和工业基础发展较低，热泵市场始终没有产品。在文革期间热泵发展更是空白期。改革开放后，大量热泵相关文献涌入中国，热泵技术和产品进入中国，给中国的热泵研究提供大量实例与经验，热泵技术在中国的快速发展。进入21世纪以来，中国的经济不断发展，人均GDP的增长等因素的影响，促进热泵应用的广泛发展，中国热泵行业进入成长期。
目录
第一章 绪论 1
1.1 地源热泵定义 1
1.2 地源热泵发展历史 1
1.2 地源热泵的分类 2
1.2.1 大地耦合式热泵系统 3
1.2.2 地下水热泵系统 3
1.2.3 地表水热泵系统 3
1.3 地源热泵特点 4
1.4 未来前景分析 5
第二章 机组设计方案论证 7
2.1 热泵机组工作原理 7
2.2 设计选型论证 8
2.2.1 制冷剂 8
2.2.2 压缩机类型 9
2.2.3 换热器 10
2.2.4 四通换向阀 12
2.2.5 节流装置 14
第三章 制冷系统计算选型 15
3.1 压缩机计算选型 15
3.1.1 制冷工况下计算 16
3.1.2 涡旋压缩机选型 17
3.1.3 制热校核 18
3.2 换热器选型计算 19
3.2.1 制冷工况下热源侧换热器选型计算 19
3.2.2 制冷工况下用户侧换热器选型计算 21
3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
.3 工况转换换热器校核 24
3.3 热力膨胀阀 27
第四章 其他附件的选择 29
4.1 四通换向阀 29
4.2 干燥过滤器 29
4.3 气液分离器 30
4.4 储液器 30
4.5 高低压控制器 31
4.6 设备选型清单 31
4.7 管道设计 32
4.8 制冷剂充注量 33
结论 35
致谢 36
参考文献 37
第一章 绪论
1.1 地源热泵定义
广义热泵（Heat Pump）可以定义为，在某种动力驱动下通过热力学逆循环连续地从低温热源汲取热量，使其转换成可以利用的高品质热能的装置，并用以达到制冷或制热的目的[1]。使用热泵，要提供一定量的高品质能，但用户所得到的热量是提供的高品质能加上从低位热源或环境获取的热能。本质上，热泵和制冷的原理是相同的，热泵是通过冷凝器向外界放出热量来制热，为采暖，空调和生活热水提供热能。根据热力学第二定律，热能不可能自发、不负代价的、自动的从低温物体转移到高温物体，热泵就是靠高位能迫使热量从低温环境转移到高温环境[2]。
地源热泵是使用地下浅层能源如地下水，地表水和土壤等蕴含的地热能，通过热泵原理，能够实现制冷和制热单模式或双模式目的的新型节能空调。地源热泵系统一般有这三个分部分组成：地源热泵机组系统，室外地能换热系统和用户侧末端设备。对于本次设计50kW地源热泵机组，系统间换热形式为水—水式，各系统间换热介质设定为水。
一般地源热泵系统中，都是将土壤或地下水中的低能作为冷热源，在夏季制冷工况中，将其作为冷源，热泵系统通过制冷循环将室内热量转移到冷源；在冬季制热工况中，将其作为热源，热泵系统通过制热循环将热源的热源转移给室内。一般地源热泵的COP值可达4以上，即向地源热泵机组输入1kWh的电能，就可以获得4kWh或者更高的热能或制冷量。
从其他地区的热泵使用案例来说，欧洲地区主要使用地源热泵用于冬季供暖，而美国地区主要用于冬季供暖和夏季制冷。从地理环境和实际应用来看，美国的热泵应用更值得中国关注借鉴，通过对其地源热泵系统实例应用学习，可以加深中国地源热泵的进一步发展。
1.2 地源热泵发展历史
地源热泵的发展历史相对较短，最早的创意构想由1912年，瑞士人Zoelly 最先提出，他当时安装一套以河水作为低位热泵的热泵设备，并开始了热泵技术研究与发展[3]。20世纪50年代，热泵工业研究在欧洲得到第一次快速发展，进入了早期发展阶段，但是介于当时能源利用问题，并未达到较大推广。直到20世纪70年代世界第一次能源危机，地源热泵新型的能源利用得到了广大关注。在欧洲相关政府的支持下，地源热泵的研究与发展应用进入市场。但当时，由于地源热泵设计人员和安装工人不通性，在市场快速发展后，欧洲市场充斥着许多设计不合理，安装错误的地源热泵系统，过高的价格直接导致了热泵市场的崩溃[4]。因此，多数地源热泵的厂家指示某一公司的一个小部门。根据统计资料，地源热泵应用主要在瑞典，其他欧洲地区还比较少。欧洲在80年代，法国、德国等国热泵市场不断萎缩，但瑞典一直致力于大型热泵装置的研究，成为世界上应用最广泛的代表国家之一。
1946年，美国成功实例应用第一个地源热泵系统，但是这种能源价格低并没有引起当时社会的视线，实际上这些系统是直接式系统，在运行几年后系统就生锈腐蚀停止作用了，并没有得到过多的发展与研究[5]。美国家庭用热泵技术开始使用地埋管技术，但是由于设计复杂，初投资较高和金属地埋管腐蚀较严重等原因，地源热泵的早期研究热潮在50年代中期就停止了。20世纪80年代，地源热泵在水源热泵的基础上得到发展，美国进行了地埋管换热器的研究。20世纪90年代，美国热泵设计公司开始了对闭环式地源热泵的设计应用。
相比于世界热泵的研究与发展，我国起步晚约20~30年。新中国成立后，热泵技术开始引入中国。大量的热泵文献翻译进入中国，给中国带来了地源热泵技术的入门。经过之后的20年的发展与研究，我国虽起步低，但起点较高，某些方面具有世界领先水平；但是由于我国国情限制，能源利用和工业基础发展较低，热泵市场始终没有产品。在文革期间热泵发展更是空白期。改革开放后，大量热泵相关文献涌入中国，热泵技术和产品进入中国，给中国的热泵研究提供大量实例与经验，热泵技术在中国的快速发展。进入21世纪以来，中国的经济不断发展，人均GDP的增长等因素的影响，促进热泵应用的广泛发展，中国热泵行业进入成长期。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jzgc/jzx/380.html
