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制冷散热技术[6]: 地源热泵

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发表于 2021-9-10 23:10:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
​地源热泵是以岩土体、地下水及地表水等地下浅层低温资源为低温热源的空气调节系统,一般由地源热泵机组、地热能采暖装置、建筑物内空间等组成。根据地热能采集形式不同,分为土壤源地源热泵系统、地表水地源热泵系统和地下水地源热泵系统。地源热泵(如图1)通过四通阀自动调节冷媒流动方向,可实现对建筑物内空间的制冷和制热的双重调节功能。与传统空调相比,地源热泵具有运行稳定、节能高效、环保等优势,已广泛应用于民用建筑、机柜及粮食储藏等方面。
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图1地源热泵系统概念图
机柜中许多电子产品需要在一定环境温度下工作,基于地源热泵技术构建的机柜温控系统可为机柜提供适宜的运行环境,保障电子产品的可靠性。机柜温控系统的结构如图2所示,包括机柜和地下温控单元。机柜包括在机柜内部相互连通的排气室和进气室。地下温控单元包括在地下温控单元内部相互连通的排气室和进气室。机柜排气室与地下温控单元的进气室、地下温控单元的排气室与机柜的进气室分别连通,使机柜与地下温控单元形成空气循环回路。该系统充分利用表层土壤的蓄热功能,提高了散热效率。
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图2机柜温控系统结构图
在粮食储藏方面,地源热泵技术可以对粮仓内部粮食进行散热,从而创造出适宜存粮的低温环境。地源热泵低温储粮技术如图3所示。通过采集技术将地表约18℃的低温资源采集出来,然后通过一系列的传输、传递等复杂热流输运过程,形成低温储粮所需条件下的冷却空气。冷却空气再通过仓内的通风系统进入粮堆,并与粮食进行热量交换,使粮食温度及水分等控制在安全储藏状态内。
此外,地源热泵技术在人防工程中也有重要应用。将地源热泵水平埋管换热器安装在工程的底板内,可以为除湿空调系统提供冷凝散热,维持恒定的温度。以洛阳地区某人防工程为例,共铺设了3130m长的水平埋管进行散热,单位长度水平埋管的平均散热量为43W/m。与水源携带冷凝热的方式相比,该方法不仅减少占地空间,而且节约成本。
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图3地源热泵低温储粮技术
需要指出的是,地下换热器设计问题、热累积问题和井水回灌问题等限制了地源热泵技术的推广应用。因此,地源热泵技术仍有待进一步探索。

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