地热与地源热泵技术在北方别墅中的应用研究

摘要

随着全球可持续发展战略的实施，开发和利用可再生能源将成为能源环境领域的热点，利用地热能供热供冷技术成为暖通空调技术领域罩的重要课题。 通过研究适十别墅的冷热源方案，旨在为类似大型别墅中应用可再生能源供冷供热、实现建筑节能减排提供参考。 本文以实际工程为例，分别探讨了以利用地热能和土壤源热泵及水源热泵为冷热源的供暖空调方案，并与燃油燃气锅炉与分体空调配合的冷热源设计方案进行了比较。 将利用地热能供热供生活热水方案在别墅中应用，并对不同地层深度水流量和地热水温度分布及供热效率进行了实测与分析。 对五种不同冷热源方案的初投资、运行能耗及运行费用进行比较。得出利用地热能的方案、地源热泵和水源热泵方案与燃气燃油锅炉方案相比，虽然初投资最高，但其能耗及年运行费用少。 从空调冷热源方案的生命周期角度出发，以输出1GWh冷(热)量为功能单元，计算污染物排放量。根据特征化模型将环境排放转化为环境负荷，利用GWP(全球变暖潜能)、AP(酸化潜能)POCP(光化学臭氧合成潜能)、ODP(臭氧耗竭潜能)四个因子，按照标准人当量和标准空间当量，对个方案进行归一化，利用政策目标距离权重实施加权，最后得出环境效益的评价结果，全生命周期环境性能最优的是利用地热能方案，依次是水源热泵方案、燃气锅炉方案、土壤源热泵方案，最后是燃油锅炉方案。 本课题研究旨在为别墅空调冷热源的选择上提供参考，地热能作为节能环保的可再生能源应加以推广和应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1全球可持续发展战略的实施与可再生能源的利用

1.1.2建筑能耗及绿色建筑的发展

1.1.3利用地能的热泵技术与可持续发展

1.1.4研究意义

1.2国内外研究状况

1.2.1国外研究状况

1.2.2国内研究状况

1.3主要研究内容和方法

1.4课题来源

2大型别墅供冷供热方案设计

2.1工程建设条件

2.1.1工程概况

2.1.2土建条件

2.1.3计算参数

2.2供热和供冷方案初步分析

2.2.1五种冷热源设计方案

2.2.2五种冷热源方案可行性初步分析

2.3五种冷热源方案系统设计

2.3.1土壤源热泵冷热联供系统设计

2.3.2水源热泵冷热联供系统设计

2.3.3利用地热水供热与分体空调制冷系统设计

2.3.4燃油锅炉供热分体空凋制冷系统设计

2.3.5燃气锅炉供热分体空调制冷系统设计

2.4五种冷热源方案特点

2.4.1土壤源热泵冷热联供特点

2.4.2水源热泵冷热联供特点

2.4.3利用地热水供热分体空调制冷系统特点

2.4.4燃油锅炉供热分体空调制冷系统特点

2.4.5燃气锅炉供热分体空调制冷系统特点

2.5本章小结

3.利用地热水工程应用实测与分析

3.1测试系统设计

3.2测试工况与结果

3.2.1温度测试

3.2.2系统流量测试

3.2.3系统用能效率测试

3.2.4不同深度地热水流量及温度分布测试

3.3测试数据分析

3.4本章小结

4.五种冷热源方案的经济性分析

4.1五种冷热源方案初投资

4.1.1土壤源热泵冷热联供初投资

4.1.2水源热泵冷热联供初投资

4.1.3利用地热水供热分体空调制冷系统初投资

4.1.4燃油锅炉供热分体空调制冷系统初投资

4.1.5燃气锅炉供热分体空调制冷系统初投资

4.1.6五种冷热源方案初投资比较

4.2五种冷热源方案年运行能耗分析

4.2.1土壤源热泵冷热联供年运行能耗

4.2.2水源热泵冷热联供年运行能耗

4.2.3利用地热水供热分体空调制冷系统年运行能耗

4.2.4燃油锅炉供热分体空调制冷系统年运行能耗

4.2.5燃气锅炉供热分体空调制冷系统年运行能耗

4.2.6五种方案年运行能耗比较

4.3五种冷热源方案年运行费用分析

4.3.1土壤源热泵冷热联供年运行费用

4.3.2水源热泵冷热联供年运行费用

4.3.3利用地热水供热分体空调制冷系统年运行费用

4.3.4燃油锅炉供热分体空调制冷系统年运行费用

4.3.5燃气锅炉供热分体空调制冷系统年运行费用

4.3.6五种方案年运行费用比较

4.4本章小结

5冷热源环境性的全生命周期评价

5.1技术框架

5.2目的与范围的界定

5.2.1研究对象及目的

5.2.2范围界定

5.3清单分析

5.3.1数据来源

5.3.2清单分析的基本过程

5.4影响评价

5.4.1分类(classification)

5.4.2特征化(characterization)

5.4.3归一化

5.4.4加权评估

5.4.5综合评价

5.5本章小结

6.结论

致谢

参考文献