采用U型地埋管換熱器的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

鄭州輕工業(yè)學(xué)院

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）

題目采用U型地埋管換熱器的

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

學(xué)生姓名____________________

專業(yè)班級熱能與動力工程

學(xué)號________________________

院（系）機(jī)電工程學(xué)院

指導(dǎo)教師（職稱）_____________________

完成時間_________________________

鄭州輕工業(yè)學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書

題目采用U型地埋管換熱器的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

專業(yè).熱能學(xué)號姓名

一、原始資料及技術(shù)條件

1.采用垂直地埋管，地溫18℃,

2.豎井內(nèi)徑120毫米兩個，間距6米，每米管子換熱量0.05Kw。

3.采用U型高密度聚乙烯管作為土壤換熱器材料，管徑25.4毫米。

4.地埋管換熱器進(jìn)水溫度：35℃；循環(huán)水回水溫度16℃。

5.制冷劑：R22

6.制冷功率7kw,蒸發(fā)溫度：7.8℃,冷凝溫度50℃

7.制熱工況：

土壤換熱器來水溫度：10C；循環(huán)水回水溫度38c

蒸發(fā)溫度：5℃,冷凝溫度：54℃;

一、主要內(nèi)容

1..設(shè)計冷凝器

冷凝器：采用套管式冷凝器和低肋管。

2.設(shè)計蒸發(fā)器

蒸發(fā)器：采用套管式蒸發(fā)器和低肋管。

至少一個采用上計計算設(shè)計。

3.方案選擇與論證，設(shè)計計算及說明，選擇壓縮機(jī)。

地源的空調(diào)系的特點(diǎn)，制冷性能分析、工況及運(yùn)行方式、冷凝器及蒸發(fā)器的設(shè)計計算,

在設(shè)計工況下的制冷量，工質(zhì)流量，土壤換熱器水流量及管長。同時計算制熱工況的

供熱功率，。

三、基本要求

1.認(rèn)真進(jìn)行實(shí)習(xí)（調(diào)研）、完成實(shí)習(xí)（調(diào)研）報告。

2.閱讀文獻(xiàn)寫出文獻(xiàn)綜述。

3.按統(tǒng)一格式完成開題報告。

4.閱讀英文文獻(xiàn)，并譯成中文（不少于5000漢字）。

5.設(shè)計計算至少有兩部分為上機(jī)計算。

6.規(guī)范繪制圖樣，上機(jī)繪圖不少于二張裝配圖、一張零件圖。

7.英中文對照摘要，中文不少于400字。

8.按統(tǒng)一格式編制設(shè)計說明書，不少于30000字。

9.有全部設(shè)計的紙介質(zhì)文檔和電子文檔。

四.完成期限：2014年6月7日

指導(dǎo)教師簽章：趙大慶

專業(yè)負(fù)責(zé)人簽章：_________________

2014年1月10日

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

目錄

摘要.......................................................I

ABSTRACT..........................................................................................................II

1緒論.......................................................1

1.1設(shè)計背景...............................................1

1.2國內(nèi)地源熱泵發(fā)展簡史..................................2

1.3國外地源熱泵的發(fā)展....................................3

1.4地源熱泵發(fā)展趨勢......................................4

1.5地源熱泵技術(shù)在中國的發(fā)展優(yōu)勢..........................4

1.6地源熱泵技術(shù)在發(fā)展中的問題............................6

2熱泵工作原理和特點(diǎn).......................................7

2.1熱泵原理..............................................7

2.2地源熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)....................................8

2.3地源熱泵對環(huán)境的意義..................................9

3熱力計算.................................................10

3.1確定制冷系統(tǒng)的設(shè)計工況................................10

3.2繪制壓熔圖和查狀態(tài)參數(shù)................................10

3.3循環(huán)的熱力計算........................................11

4壓縮機(jī)的選型.............................................12

4.1壓縮機(jī)熱力計算........................................12

4.2壓縮機(jī)的選型.........................................13

4.2.1往復(fù)式制冷壓縮機(jī)..........................................13

4.2.2螺桿式壓縮機(jī)..............................................13

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

4.2.3渦旋式空氣壓縮機(jī)..........................................14

4.2.4離心式壓縮機(jī)..............................................16

4.3壓縮機(jī)校核...........................................17

4.4制熱功率的計算.......................................18

5冷凝器的設(shè)計計算.........................................19

5.1水冷式冷凝器及分類....................................19

5.2參數(shù)的選擇及冷凝器換熱面積計算.......................21

5.3確定內(nèi)管根數(shù).........................................22

5.4傳熱計算.............................................22

5.4.1計算水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)......................................22

5.4.2計算套管間R22冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)...........................23

5.5冷凝器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計...................................24

6蒸發(fā)器的設(shè)計計算........................................24

6.1蒸發(fā)器的分類及選型....................................24

6.2肋管換熱面積的計算...................................26

6.3管內(nèi)外側(cè)換熱系數(shù)的計算...............................27

6.3.1管內(nèi)側(cè)制冷劑R22的換熱系數(shù)的計算..........................27

6.3.2管外水側(cè)換熱系數(shù)的計算....................................28

6.4管內(nèi)熱流密度驗(yàn)證及管長計算...........................28

6.5管長的計算...........................................29

7地源熱泵系統(tǒng)地下?lián)Q熱器型式確定..........................29

7.1確定管路連接方式.....................................30

7.2選擇地埋管管材及埋管直徑.............................30

7.3地下?lián)Q熱器尺寸的確定及布置...........................31

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

7.3.1已知條件的確定............................................31

7.3.2確定地下?lián)Q熱器換熱量......................................32

7.3.3確定鉆孔總長度，孔深及孔數(shù)................................32

8系統(tǒng)輔助設(shè)備的選擇......................................32

8.1電子膨脹閥的選用......................................32

8.2干燥過濾器的選擇.....................................33

8.2.1干燥過濾器的構(gòu)造及原理....................................33

8.2.2干燥過濾器的作用..........................................34

8.2.3干燥過濾器的選擇..........................................34

8.3電磁閥...............................................35

8.3.1電磁閥的工作原理及作用....................................35

8.3.2電磁閥的安裝和使用........................................36

8.3.3單向閥選擇................................................36

8.4四通換向閥的選擇.....................................37

總結(jié)........................................................39

致謝.......................................................40

參考文獻(xiàn)...................................................41

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

采用U型地埋管換熱器的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

摘要

隨著中國的建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，人們對生活環(huán)境的要求也越來越高，這

種需求帶動了中國的空調(diào)制冷業(yè)的發(fā)展，人們對室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQ）有了更

深刻的認(rèn)識，對環(huán)境的需求意識已經(jīng)不是簡單的冷熱意識,而是趨向于健康化、

衛(wèi)生化的需求。因此采用更先進(jìn)的空氣調(diào)節(jié)方法提高空氣品質(zhì)滿足人們的要求

成了當(dāng)前制冷行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)之一。

地源熱泵技術(shù)，是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對穩(wěn)定的特性,,

通過消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要供熱或加溫的地方，在

夏天還可以將室內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移到低位熱源中，達(dá)到降溫或制冷的目的。冬季它代

替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱，向建筑物供暖；夏季它可以代替普

通空調(diào)向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時，它還可供應(yīng)生活

用水，可謂一舉三得，是一種有效地利用能源的方式。

本文，將通過學(xué)習(xí)有關(guān)地源熱泵和中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方面的書籍與資料，

在老師的的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助下，用自己大學(xué)四年所學(xué)過的專業(yè)和努力設(shè)計

一套土壤源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)。希望借此機(jī)會檢驗(yàn)我大學(xué)四年所學(xué)專業(yè)的成

果，并使我的專業(yè)知識系統(tǒng)得到一次升華。

關(guān)鍵詞地源熱泵/中央空調(diào)/節(jié)能環(huán)保/設(shè)計

I

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

U-SHAPEDGROUNDHEATEXCHANGEROFGROUND

SOURCEHEATPUMPAIRCONDITIONING

SYSTEMDESIGN

ABSTRACT

WiththerapiddevelopmentofChina'sconstructionindustry,Peopled

requirementsoftheLivingenvironmentisbecominghigherandhigher.Thisdemand

contributedtotheChina'sairconditioningrefrigerationindustrydevelopment.Peoplehave

amoreprofoundunderstandingoftheinindoorairquality.People'srequirementonthe

environmentisnotsimpleconsciousnessforcoldandhotconsciousness,buttendto

health,andthedemandofsanitation.Sousethemoreadvancedairconditioningmethodis

becomingoneofthemostimportantpartofthedevelopmentofthecurrentrefrigeration

industrytoimprovetheairqualityandmeettherequirementofpeople.

Thegroundsourceheatpumptechnology,isatechnologywhichusethe

characteristicsoftemperatureisrelativelystableofthesoilunderground,surface

water,groundwatertotransferheatfromgroundtoanywherethatneeditinthewinteror

cooltheindoortemperaturebylettheheatflueintotheground.Thegroundsourceheat

pumpcantaketheplaceofthetraditionalheatingandcentralairconditioningsystemsuch

astheboilerormunicipalpipeline.

Inthispaper,Iwilldesignasetofgroundsourceheatpumpsystemwithmy

teacherandclassmateshelp,byusingtheknowledgethatIlearnedduringthesefouryear

andlookingthroughbooksaboutthegroundsourceheatpumpcentralairconditioning.1

hopeIcanlearnmoreaboutmysubjectfromthisdesigno

KEYWORDSgroundsourceheatpump,Design,centralairconditioning,energy

saving

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

1緒論

1.1設(shè)計背景

地?zé)崾且环N可再生的自然能源。盡管目前它的應(yīng)用還不能像傳統(tǒng)能源（煤、石油、

天然氣、水力能和核能）那樣廣泛，但由于地殼里蘊(yùn)藏著豐富的地?zé)崮?，特別是在傳

統(tǒng)能源越來越缺乏的今天，地?zé)崮芾迷谠S多國家已得到了相當(dāng)?shù)闹匾?。地源熱泵?/p>

央空調(diào)系統(tǒng)是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源（通常小于400米深）作為冷熱源，進(jìn)行能

量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層地?zé)豳Y源可以稱之為地源，是指地表土壤、地下水

或河流、湖泊中吸收太陽能、地?zé)崮芏N(yùn)藏的低溫位熱能。地表淺層是一個巨大的太

陽能集熱器，收集了47%的太陽能，比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地

域、資源等限制，真正是量大面廣、無處不在。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再

生能源，使得地源也成為清潔的可再生能源一種形式。

地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是利用水與地源（地下水、土壤或地表水）進(jìn)行冷熱交換來

作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地源中的熱量“取”出來，供給室內(nèi)采暖，此時地源為

“熱泵”；夏季把室內(nèi)熱量“取”出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地源為“冷

源地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)通過輸入少量的高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向

高溫位轉(zhuǎn)移。與鍋爐（電、燃料）供熱系統(tǒng)相比，鍋爐供熱只能將90%以上的電能或

70-90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量供用戶使用，因此地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)要比電鍋爐

加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量；由于地源熱泵

中央空調(diào)系統(tǒng)的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為9—16℃,其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)

3.5-63,與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)

的50—60%o

地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40%以

上，與常規(guī)電供暖相比，相當(dāng)于減少70%以上，如果結(jié)合其他節(jié)能措施減排會更明

顯。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25%的充灌量。該裝置的運(yùn)行沒有

任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放

燃料廢物的場地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。

中國的建筑行業(yè)正處于飛速發(fā)展的階段，人們對生活環(huán)境的要求也越來越

高，而生活環(huán)境最主要的就是居住環(huán)境，這種需求帶動了中國的空調(diào)制冷業(yè)的

I

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

發(fā)展，特別是在‘‘非典"之后，人們對室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQ）有了更深刻的認(rèn)識，

室內(nèi)空氣的好壞直接影響到人們的健康，原來使用的空調(diào)技術(shù)已經(jīng)不能滿足人

們的要求，對環(huán)境的需求意識已經(jīng)不是簡單的冷熱意識，而是趨向于健康化、

衛(wèi)生化的需求。因此采用更先進(jìn)的空氣調(diào)節(jié)方法提高空氣品質(zhì)滿足人們的要求

成了當(dāng)前制冷行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

從2001年至今，電力緊缺的問題一直困擾著我們，現(xiàn)在的情形更為嚴(yán)重，

一方面是我國的經(jīng)濟(jì)每年以兩位數(shù)的飛速發(fā)展，另一面是全球性的能源緊缺，

再加上去年的全國性的冰災(zāi)，據(jù)有關(guān)部門預(yù)計，今年我國南方尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)

的廣東地區(qū)缺電達(dá)30%,不少工廠被迫“開四停三”，嚴(yán)重影響到了經(jīng)濟(jì)的持續(xù)

發(fā)展。電廠的發(fā)展又不能盲目的增加發(fā)電量，或者增建新的電廠，必須依靠宏

觀的發(fā)展才能不至于發(fā)生電力過剩的尷尬局面，而且電廠發(fā)電對環(huán)境的污染也

會隨著電廠的增加而增加，在這種情況下，空調(diào)作為用電大戶，充分利用現(xiàn)有

的自然能，如太陽能、地?zé)崮?、生活垃圾等可利用的能量資源既減輕了當(dāng)前電

力的負(fù)擔(dān)，又增加了空調(diào)的環(huán)保能力，因此，利用自然資源，保護(hù)環(huán)境也成了

當(dāng)前各國空調(diào)制冷行業(yè)的研究方向。

當(dāng)前空調(diào)行業(yè)的己經(jīng)在這些方面有了一定的進(jìn)步，許多節(jié)能性空調(diào)如變頻

空調(diào)正越多的得到使用，而在中央空調(diào)方面，溟化鋰雙吸收式制冷等保護(hù)環(huán)境

的制冷劑設(shè)備也發(fā)展的越來越快。熱泵技術(shù)的使用既有效利用了自然能源，節(jié)

省了能量，同時又保護(hù)了環(huán)境。

1.2國內(nèi)地源熱泵發(fā)展簡史

地源熱泵并不是一種新的空調(diào)系統(tǒng)，早在20世紀(jì)30年代，歐洲就已經(jīng)出現(xiàn)了工

程的應(yīng)用，當(dāng)時主要用于冬季的供暖。20世紀(jì)70年代，出現(xiàn)能源危機(jī)，地源熱泵系

統(tǒng)的工程應(yīng)用形成高潮，技術(shù)日趨成熟。由于中國空調(diào)技術(shù)應(yīng)用較晚，地源熱泵作為

傳統(tǒng)空調(diào)的一個分枝，對大多數(shù)人說，確實(shí)較為陌生。

我國在地源熱泵領(lǐng)域的研究始于20世紀(jì)80年代初的天津大學(xué)和天津商學(xué)院。自

此，其他少數(shù)單位也先后在地?zé)峁┡矫孢M(jìn)行了一系列的理論和試驗(yàn)研究，但是，由

于我國能源價格的特殊性，以及其他一些因素的影響，地源熱泵的應(yīng)用推廣非常緩慢。

2

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

20世紀(jì)90年代以后，由于受國際大環(huán)境的影響以及地源熱泵自身所具備的節(jié)能和環(huán)保

優(yōu)勢，這項(xiàng)技術(shù)日益受到人們的重視，越來越多的技術(shù)人員開始投身于此項(xiàng)研究。

1995年，中國國家科技部與美國能源部共同簽署了《中華人民共和國國家科學(xué)技

術(shù)委員會和美利堅合眾國能源部效率和可再生能源技術(shù)的發(fā)展與利用領(lǐng)域合作協(xié)議

書》，并于1997年又簽署了該合作協(xié)議書的附件六-《中華人民共和國國家科學(xué)技術(shù)

委員會與美利堅合眾國能源部地?zé)衢_發(fā)利用的合作協(xié)議書》。其中，兩國政府將地源

熱泵空調(diào)技術(shù)納人了兩國能源效率和可再生能源的合作項(xiàng)目，這一舉措極大地促進(jìn)了

該技術(shù)的國際合作和推廣應(yīng)用。

1998年是我國在該領(lǐng)域的一個里程碑，從這一年開始，國內(nèi)數(shù)家大學(xué)紛紛建立了

地源熱泵的實(shí)驗(yàn)臺。其中，1998年重慶建工學(xué)院建設(shè)了包括淺埋豎管換熱器和水平埋

管換熱器在內(nèi)的實(shí)驗(yàn)裝置；1998年青島建工學(xué)院建設(shè)了聚乙烯垂直地源熱泵裝置；

1998年湖南大學(xué)建設(shè)了水平埋管地源熱泵實(shí)驗(yàn)裝置；1999年同濟(jì)大學(xué)建設(shè)了垂直地源

熱泵裝置等。同時，我國也成立了一些專門的生產(chǎn)廠家，開始批量生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品。這

些科研單位和企業(yè)互相合作，在開發(fā)利用地源熱泵技術(shù)方面取得了很大的進(jìn)展，做了

許多實(shí)驗(yàn)研究和工程示范，產(chǎn)生了很多有效數(shù)據(jù)，這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)勢必將大大加

快我國發(fā)展地源熱泵的步伐。

1.3國外地源熱泵的發(fā)展

地能熱泵系統(tǒng)在北美和歐洲都應(yīng)用的比較普及，根據(jù)國際地?zé)崧?lián)合會(The

geothermalheatpumpconsortium)的統(tǒng)計，到2003年底，采用地能熱泵技術(shù)制冷供

熱的建筑面積美國為3720萬平方米，瑞典為2000萬平米，德國為560萬平米，加拿

大為435萬平米。但北美的應(yīng)用與歐洲的應(yīng)用存在明顯的差異。

北美的應(yīng)用，地能熱泵更多地偏重于解決建筑的空調(diào)制冷問題。在美國，政府投

入很多的力量來支持地能熱泵系統(tǒng)的推廣，政府和學(xué)校經(jīng)過多年的努力，建立了全國

各地地質(zhì)參數(shù)資料庫，并在各州確立了經(jīng)過認(rèn)可的地能熱泵推薦的工程商，ASHERE

也針對系統(tǒng)特殊要求在機(jī)組設(shè)計上建立了標(biāo)準(zhǔn)，同時政府支持在大地?fù)Q熱器設(shè)計以及

工程施工方面的研究，而在不同的州，又有各自的政策來鼓勵地能熱泵系統(tǒng)的推廣，

如專門的補(bǔ)貼、政府推廣網(wǎng)站等。從系統(tǒng)設(shè)計的角度看，雖然北美也有小型的水水熱

3

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

泵機(jī)組，但北美地能熱泵系統(tǒng)更多地采用的是水環(huán)熱泵系統(tǒng)，尤其對于一些大型的工

商建筑，采用水環(huán)熱泵正成為設(shè)計的主流趨勢。美國著名的地能熱泵制造商有

CLIAMTMASTER.WATERFURNACE等，他們提供符合ARI的專門用于地能系

統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品。而對于大地?fù)Q熱器，北美采用的多是單U型的垂直埋管方式和

水平埋管的方式，鉆孔深度為50至160米。

在歐洲，由于環(huán)保和節(jié)能的要求，目前，在歐洲I，地能熱泵系統(tǒng)在供熱方面積累

了豐富的經(jīng)驗(yàn)，從系統(tǒng)設(shè)計的角度看，歐洲多采用水系統(tǒng)，歐洲的水水熱泵機(jī)組更多

偏重于制熱，但沒有專門的地能熱泵機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)和專門的地能熱泵設(shè)備制造商。而對于

大地?fù)Q熱器，歐洲采用的多是雙U型的垂直埋管方式。

1.4地源熱泵發(fā)展趨勢

地源熱泵與中央空調(diào)相連接的供熱和制冷系統(tǒng)是目前的發(fā)展趨勢。綜合利用低品

位熱能、高效率利用熱能、簡單化和一體化的地源熱泵系統(tǒng)等都是目前地源熱泵系統(tǒng)

技術(shù)的前沿課題。根據(jù)地源熱泵20年來的發(fā)展趨勢，其系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展大致有如下三

個方向：

（1）綜合利用熱能的趨勢。將來的地源熱泵系統(tǒng)不僅用于一般住宅、辦公用戶的

供熱和制冷，更趨向于將供熱的廢棄能量（冷能）和制冷的廢棄能量（熱能）綜合利用，

比如用供熱的廢棄冷能運(yùn)轉(zhuǎn)冷藏庫、自動售貨機(jī)等，用制冷的廢棄熱能供應(yīng)溫室養(yǎng)殖、

種植和生活熱水等。

（2）一體化趨勢。隨著新材料和新工藝的開發(fā)，將來的地源熱泵系統(tǒng)可能將熱泵

的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與地上散熱系統(tǒng)一體化，使采熱和傳熱的效率更高。

⑶實(shí)地建造的趨勢。隨著人們對居住和生活環(huán)境要求的不斷提高，越來越多的

建筑物需要常年供暖、制冷、熱水和冷藏的功能。因此，充分利用建筑物的空間和周

邊的自然環(huán)境和自然能源，因地制宜地設(shè)計、制造和配套安裝相應(yīng)的地源熱泵系統(tǒng)也

將是一個發(fā)展方向。

1.5地源熱泵技術(shù)在中國的發(fā)展優(yōu)勢

1）初期投資費(fèi)用少。隨著改革開放的不斷深入，人們生活水平的不斷提高，持

4

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

續(xù)的高速經(jīng)濟(jì)增長導(dǎo)致人們對舒適生活的追求，從而使地源熱泵這項(xiàng)嶄新的技術(shù)在中

國具有巨大的市場潛力。同時我們也要注意到，我國城市的建設(shè)步伐正在加快，每年

城鎮(zhèn)新建住宅2.4億平方米。而在建設(shè)新建筑之前并入集中地源熱泵系統(tǒng)，其成本要

遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于舊建筑的改造（甚至可以低于一般空調(diào)系統(tǒng)!），這對我們這個“嚴(yán)寒”與“寒冷”

采暖區(qū)幾乎占了國土面積的70%和全國總建筑面積的50%的國家而言，節(jié)省的費(fèi)用

是巨大的。在美國，由于能源相對的便宜（與中國相近），而人工費(fèi)用很高，一般一個

家庭的安裝費(fèi)用在3000美元左右，地源熱泵仍然具很強(qiáng)的市場競爭力。而我國由于

人工費(fèi)用比較低，與西方發(fā)達(dá)國家相比，我國的基建費(fèi)用低?；ㄙM(fèi)用是地源熱泵最

主要的成本增加部分。由此可見，我國與國外發(fā)達(dá)國家相比，初期投資相對要少一些。

2）能夠提高城市環(huán)境質(zhì)量。隨著人們生活水平的提高，對生活質(zhì)量的要來越高,

環(huán)保意識增強(qiáng)，人們開始認(rèn)識到高品質(zhì)的空氣是人類健康的保障。目前居民對空氣污

染的關(guān)注程度越來越高，城市（包括室內(nèi)）對人們生活以及身體的影響日益受到重視，

在碰到身體不適的時候，很多居民開始考慮空氣因素的影響。根據(jù)《1997年中國環(huán)

境狀況公報》，我國城市空氣質(zhì)量仍處于較重的污染水平。據(jù)統(tǒng)計，世界大氣污染最

嚴(yán)重的10座城市中，中國就占了7席，這也從一個側(cè)面反映出我國城市空氣質(zhì)量不

容樂觀，加強(qiáng)空氣治理，已經(jīng)到了刻不容緩的時候。目前我國的能源結(jié)構(gòu)中有一個最

為不利的因素，即長期以來在能源的生產(chǎn)和消費(fèi)中煤炭的比例占70%左右。為了徹

底整治環(huán)境，減少溫室氣體排放，我國政府正在規(guī)劃改變以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，以實(shí)

現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。北京等城市正在考慮以電代煤的方法來解決城市污染的問題。每

千瓦電能帶來3至4千瓦熱量的地源熱泵將是極具競爭力的技術(shù)。由于電力是地源熱

泵的唯一動力，因此沒有燃料分散燃燒所造成的大氣污染。與此同時由于廠家密封制

劑。使用過程中不泄露，不補(bǔ)充，減少了對臭氧層的破壞。分析和調(diào)查表明，地源熱

泵的應(yīng)用對降低溫室效應(yīng)起了積極作用。可見，這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于中國將緩解城市空氣

污染問題。

3）能夠緩解能源緊張問題。進(jìn)入新世紀(jì)，在生產(chǎn)力高速發(fā)展的條件下，人們越

來越認(rèn)識到地球上的資源和能源日益匣乏。我國能源短缺是一個不爭的事實(shí)，與此同

時，我國又存在能源利用率低的矛盾。據(jù)統(tǒng)計，我國總的能源利用率約為30%,這

僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家90年代的水平。我國建筑耗能約占總耗能的25%,其中供熱采暖

能耗約占一半。能源短缺導(dǎo)致中國的能源價格越來越接近發(fā)達(dá)國家的水平。我國要在

能源每年增長率僅為3%—5%的條件下滿足國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)每年增長8%—9%,就必

5

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

須重視節(jié)能技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)利用，這決定了我國必須在空調(diào)和取暖這一耗能大

項(xiàng)上有所改進(jìn)。就地源熱泵技術(shù)而言，由于熱泵僅僅用來傳輸熱量，而不是產(chǎn)生熱量,

所需要的熱量有70%來自于地下，夏天制冷時，用來將建筑物中的熱量傳人地下所

消耗的電力也非常少，因此地源熱泵這項(xiàng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于我國可以在一定程度上緩解

我國的能源壓力。

4）受到國家相關(guān)政策的支持。為了減少我國由于冬季采暖所造成的大氣污染，

減低國內(nèi)現(xiàn)有制冷空調(diào)的能源消耗，尋求新的低能耗、無污染的供暖制冷空調(diào)技術(shù)，

國家科技部與美國能源部分別代表兩國政府簽署了中美兩國政府地源熱泵合作協(xié)議，

引進(jìn)和推廣美國先進(jìn)的地源熱泵技術(shù)。這對地源熱泵技術(shù)在中國的推廣起到巨大的推

動作用。八屆人大常委會第二十八次會議審議并通過了《中華人民共和國節(jié)約能源

法》，其中第三十九條將熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)列入國家鼓勵發(fā)展的通用技術(shù)，這也將促進(jìn)

地源熱泵事業(yè)的發(fā)展。自從我國實(shí)施《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》后，提高了建筑隔熱

保溫性能，降低了建筑采暖能耗，結(jié)果是大幅度降低了地源熱泵采暖方式的年運(yùn)行費(fèi)

用，增加了地源熱泵與集中供熱采暖方式的競爭能力。

1.6地源熱泵技術(shù)在發(fā)展中的問題

任何一項(xiàng)新事物的出現(xiàn)總是要受到人們的質(zhì)疑，對于地源熱泵這項(xiàng)新技術(shù)同樣可

能會遇到一些阻力。首先，中國有關(guān)地源熱泵的現(xiàn)成技術(shù)資料不多，還缺少這方面的

設(shè)計、安裝和維護(hù)技術(shù)人員，同時，由于在中國生產(chǎn)地源熱泵相關(guān)設(shè)備的廠家少，人

們對它還比較陌生，大多抱著觀望的態(tài)度，這樣的情形不利于這項(xiàng)技術(shù)在中國的推廣。

其次，我國現(xiàn)在還沒有出臺促進(jìn)地源熱泵技術(shù)發(fā)展的相關(guān)優(yōu)惠政策，這使部分想采用

地源熱泵系統(tǒng)的用戶由于看不到眼前利益而采用其它的空調(diào)系統(tǒng)。為了鼓勵用戶采用

地源熱泵系統(tǒng)，我國可以提供鼓勵性補(bǔ)貼和資助給購買地源熱泵系統(tǒng)的用戶，或者采

用調(diào)整能源價格的方法，使能源價格合理化，給予這些用戶一些實(shí)惠，鼓勵人們采用

地源熱泵系統(tǒng)。還要說明的一點(diǎn)是，世界上熱泵技術(shù)比較發(fā)達(dá)的北美、北歐和中歐國

家由于氣候條件基本上只用于供熱，對地源熱泵夏季制冷工況研究較少。而我國幅員

遼闊，地處溫帶，冬季需供暖，夏季需供冷，而且南北地區(qū)氣象條件差異很大，同樣

的建筑在不同的地區(qū)，其負(fù)荷情況可能迥然不同。因此，我們不能照搬外國的技術(shù)成

果，必須投入大量的科研經(jīng)費(fèi)和研究人員進(jìn)行研究，使其適合中國的氣候特點(diǎn)，這也

6

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

在一定程度上延緩了這項(xiàng)技術(shù)在中國的推廣。但可以相信，地?zé)崮芫哂袕V泛的應(yīng)用前

景，在不久的將來，地?zé)崮軐⒃谑澜缒茉蠢媒Y(jié)構(gòu)中占有更大的份額。隨著人們環(huán)保

意識的加強(qiáng)和對“綠色能源”的日益重視，地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)也將得到前所未有的發(fā)

展。

2熱泵工作原理和特點(diǎn)

2.1熱泵原理

熱泵，就像水泵能把低位水提升到高位一樣可以把熱從低溫端傳送到高溫端。它

是一種可以實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器與冷凝器之間功能轉(zhuǎn)換的機(jī)械，實(shí)質(zhì)上是另一種形式的制冷

機(jī)。地源熱泵（Groundsourceheatpump）是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源（通常小

于400米深）作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少

量的高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移。地源熱泵系統(tǒng)就是把

傳統(tǒng)空調(diào)器的冷凝器或蒸發(fā)器直接埋入地下，使其與大地進(jìn)行熱交換，或通過中間介

質(zhì)作為熱載體，并使中間介質(zhì)在封閉環(huán)路中通過大地循環(huán)流動，從而實(shí)現(xiàn)與大地進(jìn)行

熱交換的目的；地上部分的空調(diào)器傳熱過程與傳統(tǒng)的HVAC一樣。地源熱泵系統(tǒng)作

為一種，，綠色空調(diào)，，，是以大地為熱源對建筑進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。

圖2-1地源熱泵水-水系統(tǒng)工作原理示意圖

9

1地下埋管換熱32冷熱毒便換熱9B3七海機(jī)構(gòu)

4負(fù)荷18換熱事5壓編機(jī)6換向崗

7室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管S循環(huán)水泵9水一水熱泵機(jī)燃

02-1琉源熱泵水一水果線工作原理示意圖

冬天，通過熱泵將大地中的低位熱能提高品味對建筑供暖，同時存儲冷量，以備

夏用；夏季，通過熱泵將建筑內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下，對建筑進(jìn)行供冷，同時存儲熱量,

7

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

以備冬用。這樣可保持地溫恒定，冷暖負(fù)荷平衡，從而達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的要求因此地

源熱泵空調(diào)系統(tǒng)可解決空氣源熱泵系統(tǒng)必需室外機(jī)及室外機(jī)對周圍環(huán)境產(chǎn)生熱污染

等問題，并且冬季運(yùn)行不存在結(jié)霜問題，節(jié)省了空氣源熱泵系統(tǒng)除霜所耗的電能，空調(diào)

效果不受室外氣溫的影響,運(yùn)行穩(wěn)定可靠，是一種國家鼓勵使用的適用于夏熱冬冷地區(qū)

居住建筑的節(jié)能環(huán)?？照{(diào)系統(tǒng)。

2.2地源熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)

①高效節(jié)能，穩(wěn)定可靠

地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對穩(wěn)定，土壤與空氣溫差一般為17

度，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源,

這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高40%?60%,因此要節(jié)能和

節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%?50%左右。通常地源熱泵消耗1KW的能量，用戶可以得到5kW

以上的熱量或4kW以上冷量，所以我們將其稱為節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)。

②無環(huán)境污染

地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40%以上，與電供暖

相比，相當(dāng)于減少70%以上，真正的實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。

③一機(jī)多用

地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原

來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。

④維護(hù)費(fèi)用低

地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護(hù)，系統(tǒng)安裝在室內(nèi)，不暴

露在風(fēng)雨中，也可免遭損壞，更加可靠，延長壽命。

⑤使用壽命長

地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管，壽命可達(dá)50年。要比普通空

調(diào)高35年使用壽命。

⑥節(jié)省空間

沒有冷卻塔、鍋爐房和其它設(shè)備，省去了鍋爐房，冷卻塔占用的寶貴面積，產(chǎn)生

附加經(jīng)濟(jì)效益，并改善了環(huán)境外部形象。

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采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

2.3地源熱泵對環(huán)境的意義

建筑能耗是能源消耗的重要組成部分。目前關(guān)于我國建筑能耗通用的數(shù)據(jù)要占總

能耗的27.6%,但因其統(tǒng)計方法過于粗糙,國內(nèi)目前有不同看法，認(rèn)為建筑能耗占社會總

能耗的18.8%o從上面的兩個數(shù)據(jù)可以看出，建筑物能耗是我國能耗的重要部分，而

且隨著我國新增建筑面積高速增長，以及人民生活水平提高帶來的對居住環(huán)境舒適性

要求的增高，建筑能耗的比例有上升趨勢。目前節(jié)能減排是我國政府工作的重中之重,

關(guān)系到我國能否持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展的大問題。而且根據(jù)調(diào)查，建筑節(jié)能是目前耗能大

戶中節(jié)能潛力最大的部分。所以，建筑節(jié)能進(jìn)行的好壞對于我國能否實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)具

有重要意義。

為了順應(yīng)國家大力發(fā)展可再生能源的號召，當(dāng)前政府、技術(shù)研究、工程設(shè)計與安

裝以及設(shè)備制造商等部門應(yīng)共同努力做好以下幾方面工作：建議國家建立專項(xiàng)基金，

鼓勵地源熱泵的推廣應(yīng)用調(diào)查現(xiàn)有的地源熱泵工程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)收集現(xiàn)有的用于地源熱

泵的全國水文地質(zhì)資料，建立基本資料庫；建立專業(yè)的地源熱泵用管井設(shè)計和施工隊

伍，完善地埋管換熱器的安裝和施工隊伍，適當(dāng)時候建立專項(xiàng)設(shè)計施工資質(zhì)管理制度；

開展國家級和城市級的地源熱泵（海水源、污水源、余熱熱源）工程示范,以得到正確可

靠的技術(shù)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)工程設(shè)計、安裝和運(yùn)行,然后開發(fā)適合國情、因地制宜的地源熱泵

機(jī)組，完善產(chǎn)品系列和規(guī)格；加強(qiáng)政府對地源熱泵工程的質(zhì)量監(jiān)管,防止一哄而起，杜絕

假冒偽劣,保證地源熱泵在建筑中應(yīng)用中健康發(fā)展；開發(fā)地源熱泵和其它能源互相補(bǔ)

充的技術(shù)體系，拓寬發(fā)展方向。

中國承受著世界上任何一個國家都前所未有的由于高密度人口和高速經(jīng)濟(jì)增長

所帶來的環(huán)境和能源壓力。我國必須堅持走可持續(xù)發(fā)展的道路，加快城市化，特別是

小城鎮(zhèn)建設(shè)的進(jìn)程。隨著人口的增長經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對居住環(huán)境質(zhì)量的提高有了更

迫切的要求。為地源熱泵的發(fā)展提供了廣闊的空間。近幾年在國家發(fā)改委、財政部、

科技部、原建設(shè)部等部委的支持下，國家鼓勵推廣的節(jié)能環(huán)保技術(shù)列入多項(xiàng)推廣計劃，

從資金、稅收、貸款、補(bǔ)貼等多方位予以政策扶持。由于地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能與環(huán)保的

雙重效益，國際上將地下儲能技術(shù)和高效熱泵同時引入21世紀(jì)最有發(fā)展前途的50

項(xiàng)新技術(shù)之中。

9

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

3熱力計算

3.1確定制冷系統(tǒng)的設(shè)計工況

主要指確定蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、壓縮機(jī)吸氣溫度和過冷溫度等工作參數(shù)。有關(guān)

主要工作參數(shù)的確定參考《制冷工程設(shè)計手冊》進(jìn)行計算。

蒸發(fā)溫度：7.8℃冷凝溫度：50℃

過冷度：5℃過熱度：8℃

制冷量：7kw制冷劑：R22

3.2繪制壓焰圖和查狀態(tài)參數(shù)

?gp

圖3-1制冷循環(huán)壓焰圖

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采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

查R22熱力性質(zhì)表和圖得：

表3-1R22熱力性質(zhì)參數(shù)表

參數(shù)

gp/(p幻vl(mylkg)h/(kJ/kg)s/⑷/(必.K)]

狀態(tài)點(diǎn)

07.86.3737.01407.681.7394

115.86.3738.67413.831.7611

2s75.4319.4313.97442.821.7611

35019.430.92263.051.2076

44519.430.90256.261.1870

57.86.379.37256.261.2005

3.3循環(huán)的熱力計算

1)單位質(zhì)量制冷量qo、單位容積制冷量q、,及單位理論工wo的計算。

次=%一九=(407.68-25626)kJ/kg=151.42kJ/kg

151,4233

qr=^=kJ/m=3915.6969kJ/m

v,0.03867

wo=h2S-h,=(442.81-413.83)。/kg=28.98H/kg

2)制冷劑質(zhì)量流量qm的計算。

qm==—--=0.0462fcg/s

q),151.42

3)壓縮機(jī)理論功率Po的計算。

Po=qmWo=(28.98x0.046)1.33hv

壓縮機(jī)的指示功率為：

pi—=J33左卬=],904^W

rji0.75

壓縮機(jī)的軸功率為：

Pm=—=I，"kw=\A5kw

r/m0.92

11

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

4）制冷系數(shù)比及熱力完善度n的計算

qo151.42____

￡。='=----=5.225

wo28.98

&=—=—=4.828

P,n1.45

卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)比為:

&.=.必=6.658

323.15-280.95

〃—=^^=0.725

故熱力完善度n為：

&6.658

5）冷凝器熱負(fù)荷Qk的計算。

..his-h\442.82-413.83

ni=n\-\------------(413.83+)kJ/kg=4524Mkg

邛0.75

故：。=孕”(//2-/14)=0.046x(45248—25626)左卬=9.028卬

4壓縮機(jī)的選型

4.1壓縮機(jī)熱力計算

單位質(zhì)量制冷量qo、單位容積制冷量q、，及單位理論工w（）的計算。

制冷劑質(zhì)量流量q?,的計算：

qm==—--=0.0462tg/s

qo151.42

壓縮機(jī)理論功率Po的計算：

Po=q,nWo=（28.98X0.046）kw=1.33g

壓縮機(jī)的指示功率為：

/?<=—=I'"kw=l.904kw

邛0.75

壓縮機(jī)的軸功率為：

kw=\A5kw

"，，，0.92

實(shí)際輸氣量:

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采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

強(qiáng)=0,叫=（0.046x0.03867m3/s=0.001778m3/s

輸氣系數(shù)：2=ZvApArA/取：2=0.95

壓縮機(jī)的理論輸氣量：

3

=處=S001778m3/s=o.OO1872m/s

20.95

壓縮機(jī)電機(jī)即輸入功率（電動機(jī)效率〃心=0.86）:

Pei=kw=1.686fcvv

小K0.86

4.2壓縮機(jī)的選型

壓縮機(jī)為制冷系統(tǒng)中的核心設(shè)備，只有通過它將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功，把低溫低壓

氣態(tài)制冷劑壓縮為高溫高壓氣體，才能保證制冷的循環(huán)進(jìn)行。在蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)

中，把制冷劑從低壓提升為高壓，并使制冷劑不斷循環(huán)流動，從而使系統(tǒng)不斷將內(nèi)部

熱量排放到高于系統(tǒng)溫度的環(huán)境中。制冷壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的心臟，制冷系統(tǒng)通過壓

縮機(jī)輸入電能，從而將熱量從低溫環(huán)境排放到高溫環(huán)境。制冷壓縮機(jī)的能效比決定整

個制冷系統(tǒng)的能效比。由于環(huán)境溫度是經(jīng)常變化的，故制冷壓縮機(jī)大部分時間是處于

部分負(fù)荷狀態(tài)，因此制冷壓縮機(jī)要具有能量調(diào)節(jié)。

4.2.1往復(fù)式制冷壓縮機(jī)

往復(fù)式制冷壓縮機(jī)迄今還是應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)型，廣泛應(yīng)用于中、小型制冷裝

置中，但由于往復(fù)式機(jī)器跟其他形式的機(jī)器相比，在可靠性、容積效率、壓力穩(wěn)定等

性能方面都有所不及。所以，可以預(yù)料，除了在小冷量應(yīng)用場合，往復(fù)式壓縮機(jī)的市

場份額已被其他形式的壓縮機(jī)占去了一部分。并且失去率還有擴(kuò)大的趨勢由于采取了

計算機(jī)輔助設(shè)計的手段使壓縮機(jī)的設(shè)計、氣閥的改進(jìn)等方面更加合理，對其整體的性

能的預(yù)料更加精確。

4.2.2螺桿式壓縮機(jī)

螺桿式空氣壓縮機(jī)的概述:

13

采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

螺桿式空氣壓縮機(jī)是噴油單級雙螺桿壓縮機(jī)，采用高效帶輪（或軸器）傳動，帶動

主機(jī)轉(zhuǎn)動進(jìn)行空氣壓縮，噴油對主機(jī)壓縮腔進(jìn)行冷卻和潤滑，壓縮腔排出的空氣和油

混合氣體經(jīng)過粗、精兩道分離，將壓縮空氣中的油分離出來，最后得到潔凈的壓縮空

氣。

雙螺桿空氣壓縮機(jī)具有優(yōu)良的可靠性能，機(jī)組重量輕、震動小、噪聲低、操作方

便、易損件少、運(yùn)行效率高是其最大的優(yōu)點(diǎn)。

壓縮機(jī)主機(jī)工作原理：

螺桿式空氣壓縮機(jī)的核心部件是壓縮機(jī)主機(jī)，是容積式壓縮機(jī)中的一種，空氣的

壓縮是靠裝置于機(jī)殼內(nèi)互相平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子的齒槽之容積變化而達(dá)到。轉(zhuǎn)子副在

與它精密配合的機(jī)殼內(nèi)轉(zhuǎn)動使轉(zhuǎn)子齒槽之間的氣體不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化而

沿著轉(zhuǎn)子軸線，由吸入側(cè)推向排出側(cè)，完成吸入、壓縮、排氣三個工作過程。因此，

雙螺桿轉(zhuǎn)子的型線技術(shù)決定著螺桿式空氣壓縮機(jī)產(chǎn)品定位的檔次。

雙螺桿空壓機(jī)的工作流程：空氣通過進(jìn)氣過濾器將大氣中的灰塵或雜質(zhì)濾除后，

由進(jìn)氣控制閥進(jìn)入壓縮機(jī)主機(jī)，在壓縮過程中與噴入的冷卻潤滑油混合，經(jīng)壓縮后的

混合氣體從壓縮腔排入油氣分離罐，此時壓縮排出的含油氣體通過碰撞、攔截、重力

作用，絕大部份的油介質(zhì)被分離下來，然后進(jìn)入油氣精分離器進(jìn)行二次分離，得到含

油量很少的壓縮空氣，當(dāng)空氣被壓縮到規(guī)定的壓力值時，最小壓力閥開啟，排出壓縮

空氣到冷卻器進(jìn)行冷卻，最后送入使用系統(tǒng)。

在蒸汽壓縮式制冷和熱泵系統(tǒng)中，各種類型的制冷壓縮機(jī)是決定系統(tǒng)能力大小的

關(guān)鍵部件，對系統(tǒng)的運(yùn)行性能、噪聲、振動、維護(hù)和使用壽命等有著直接的影響.

4.2.3渦旋式空氣壓縮機(jī)

渦旋式空氣壓縮機(jī)是近年來開發(fā)出來的最新型的空氣壓縮機(jī)，它與傳統(tǒng)空氣壓縮

機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)新穎、體積小、重量輕、噪音低，壽命長，輸氣平穩(wěn)連續(xù)，操作簡

便，維護(hù)費(fèi)用少等一系列優(yōu)異的技術(shù)性能，被行業(yè)內(nèi)譽(yù)為“無需維修空氣壓縮機(jī)”和“新

革命空氣壓縮機(jī)”是50HP以下空氣壓縮機(jī)理想機(jī)型。

渦旋空氣壓縮機(jī)是由兩個雙函數(shù)方程型線的動、靜渦盤相互嚙合而成。在吸氣、

壓縮、排氣工作過程中，靜盤固定在機(jī)架上，動盤由偏心軸驅(qū)動并由防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制約,

圍繞靜盤基圓中心，作很小半徑的平面轉(zhuǎn)動。氣體通過空氣濾芯吸入靜盤的外圍，隨

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采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

著偏心軸旋轉(zhuǎn)，氣體在動靜盤噬合所組合的若干個月牙形壓縮腔內(nèi)被逐步壓縮，然后

由靜盤中心部件的軸向孔連續(xù)排出。

渦旋空氣壓縮機(jī)的特點(diǎn)有：可靠性高渦旋式割據(jù)壓縮機(jī)的主機(jī)零件少，是活塞機(jī)

數(shù)量的1/8,零件的大師減少是可靠性提高的關(guān)鍵要素；回轉(zhuǎn)半徑小，線速度僅為2m/s,

因而磨損小,機(jī)械效率高，振動??；科學(xué)控制的整機(jī)系統(tǒng)更確保穩(wěn)定性的提高；噪音

最低。因無吸、排氣閥和復(fù)雜的運(yùn)動機(jī)構(gòu)而消除了閥片的敲擊聲和氣流的爆破聲，使

噪音急劇降低。吸、排氣連續(xù)穩(wěn)定，每分鐘6000次以上，使氣流脈動極微小1臺20HP

（15KW）的渦旋式空氣壓縮機(jī)只有62dBA的噪音，使其能在任何地方安裝使用，節(jié)

省大量安裝費(fèi)用，更符合環(huán)保要求能耗最低。因?yàn)槲鼩庠鰤盒?yīng)和沒有余隙容積，故

渦旋式空氣壓縮機(jī)的容積效率高達(dá)98%以上。因?yàn)槿舾蓚€工作腔逐漸壓縮，故相鄰工

作腔的壓差非常小，因此泄露自然極少。一個壓縮過程分幾次壓縮，熱效率高。無吸、

排氣閥，故進(jìn)、排氣的阻力損失幾乎為零。無運(yùn)動機(jī)構(gòu)的磨擦磨損，機(jī)械效率高，這

是渦旋式壓縮機(jī)比其它空氣壓縮機(jī)大大節(jié)能的主要原因。例如：（1臺20Hpi5KW）

的渦旋式空壓機(jī)一年工作6000小時，節(jié)省電費(fèi)可達(dá)18000元；維護(hù)費(fèi)用最低。主機(jī)

零件少，易損件更少，大幅度減少了零件更換可能性。同時更換零配件周期長，使用

方便，維護(hù)工作量少，維護(hù)費(fèi)用低.特點(diǎn)的具體表現(xiàn)：極低的噪音，比任何空壓機(jī)噪

音都低，可直接放置在生產(chǎn)車間內(nèi)，對工作者極小干擾，完全省略空壓機(jī)專用機(jī)房。

歷為噪音低，所以可以隨意安放在您認(rèn)為方便的地方，無需為了隔離噪音而將空壓機(jī)

放置在較遠(yuǎn)的建筑物內(nèi)，這樣省下的不僅僅是建筑費(fèi)用及長距離的氣管安裝費(fèi)用，更

可以避免噪音困擾鄰居和自身，也可以隨企業(yè)的不斷發(fā)展而隨意方便地增加壓縮空氣

的供應(yīng)。（當(dāng)然要注意避開熱源和灰塵等）。噪音范圍在48—62分貝；極低的保養(yǎng)費(fèi)

用一保養(yǎng)費(fèi)用低于任何空壓機(jī)；由于渦旋空壓機(jī)本身無易損件、機(jī)組性能優(yōu)良，自動

控制可靠，故用戶只需輕輕地清掃一下機(jī)體兩側(cè)的濾網(wǎng)，按規(guī)定定時更換機(jī)油和濾芯

及空氣過濾器，油精分器。您就可以放心地使用渦旋空壓機(jī)了。不必像使用其它空壓

機(jī)那樣，再為隨時可能發(fā)生的易損件更換而破費(fèi)（這種花費(fèi)累計下來是不少的），更

避免了因故障停機(jī)造成的生產(chǎn)停滯而給您帶來的經(jīng)濟(jì)損失；極低的運(yùn)行費(fèi)用，是公認(rèn)

的最高能效比的空壓機(jī)，每年可為您節(jié)省上萬元的電費(fèi)。由于原理上的優(yōu)越性，使得

渦旋空壓機(jī)比活塞、螺桿、滑片等傳統(tǒng)空壓機(jī)的效率都要高，電費(fèi)是空壓機(jī)運(yùn)行的最

大費(fèi)用，以一臺2立方/min機(jī)為例，一年運(yùn)行4000到5000小時，渦旋空壓機(jī)可為您

節(jié)約電費(fèi)一萬余元；極低的含油量，空氣純度最高，機(jī)內(nèi)的潤滑油主要是為建立一層

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采用U型地埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

極薄的油膜和潤滑軸承，而不像螺桿機(jī)那樣主要是為了冷卻，而活塞機(jī)完全是在燒油。

故需要注入的油很少，需要的油氣分離器，過濾芯負(fù)荷也很輕，輸出的壓縮空氣含油

量自然極低。極高的可靠性一號稱是無需維修的空氣壓縮機(jī)主機(jī)零部件少，結(jié)構(gòu)新

穎，吸送氣平穩(wěn)，故整機(jī)振動極小，動靜渦盤相互