地热空调的研究及应用

1、地热空调浅谈2016.09.10提纲什么是地热空调4什么是地热能1地热能的特点2地热能的利用3地热空调的工作原理5地热空调研究中的技术问题6地热空调的优缺点1地热空调的发展前景2讨论一、什么是地热能一、什么是地热能 地热能Geothermal Energy)是由地壳抽取的天然热能，这种热能来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达70000C ,而在80至100公英里的深度处，温度会降至650至1200 C 。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。

2、运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热，并抽取其能量。地热能是可再生资源。地热能Geothermal Energy)狭义的地热能指：地球内部蕴藏的能量（主要来源于太阳）广义的地热能指：来自地球深处的可再生性热能，它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变地球内部温度随深度变化图二、地热能的特点二、地热能的特点1、可再生、储量多 地热能大部分是来自地球深处的可再生性热能，它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。还有一部分能量来自太阳，大约占总地热能的5%，地表热能大部分来自太阳。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至进表层。2、利用效率高 最初蒸汽

3、机效率约3%，20世纪，蒸汽机最高效率20%，市场上内燃机效率为40%-60%，而地热能利用效率高达70%。3、开发时间短，且投资相对较少。4、地热可直接利用 既可利用高温地热资源也可利用中低温地热资源，因此应用范围远比地热发电广泛。当然，地热能直接利用也受到热水分布区域的限制，因为地热蒸汽与热水难以远距离输送。三、地热能的利用三、地热能的利用1、 地热发电 地热发电是地热利用的最重要方式。地热发电和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。所不同的是，地热发电不像火力发电那样要备有庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地热能。地热发电的过程

4、，就是把地下热能首先转变为机械能，然后再把机械能转变为电能的过程。目前能够被地热电站利用的载热体主要是地下的天然蒸汽和热水。利用地热能发电：2、 地热务农 地热务农地热在农业中的应用范围十令广阔如利用温度适宜的地热水灌溉农田，可使农作物早熟增产，利用地热水养鱼，在28水俄下可加速鱼的育肥，提高鱼的出产率、利用地热建造温室、育秧、种菜和养花，利用地热给沼气池加温，提高沼气的产量等 。3、 地热行医 地热在医疗领域的应用有诱人的前景，目前热水就被视为一种宝贵的资源。由于地热水从很深的地下提取到地面，常含有一些特殊的化学元素，从而使它其有一定的医疗效果。如含碳酸的矿泉水供饮用，可调节胃酸、平衡人体酸

5、碱度；含铁矿泉水饮用后，可治疗缺铁贫血症，氢泉、硫水氢泉洗浴可治疗神经衰弱和关节炎，皮肤病等。4、 旅游疗养 由于温泉的医疗作用及伴随温泉出现的特殊地质、地貌条件，使温泉常常成为旅游胜地，吸引大批疗养者和旅游者。我国利用地热治疗疾病厉史悠久，含有各种矿物元素的温泉众多，因此，充分发挥地热行的医作用，发展温泉疗养行业必是大有可为的。5、 地热供暖 将地热能直接用于采暖，供热和供热水是仅次于地热发电的地热利用方式。因为这种利用方式简单，经济性好，倍受各国重视，特别是位于冬寒地区的西方国家，其中冰岛开发利用得最好。我国利用地热供暖供热水发展也非常迅速，在京津地区已成为地热利用中最普遍的方式。地热能利

6、用汇总四、什么是地热空调四、什么是地热空调 所谓地热空调，简单地说，就是利用地下水温度冬季比地表高、夏季比地表低所产生的温差，从而在冬季能够供热，在夏季能够供冷的设备。 从工作机制上讲，这种系统不是直接把地下水提上来，而是利用地下水的能量作为能源，在地下埋管，吸收热能。地源热泵利用埋管温差传递，通过压缩机启动，能送上摄氏 60 度的热水和摄氏 8 度的冷水，通过冷却塔，然后把 20 至 26 摄氏度的热风或冷风送进风道，再从安装在房顶上面的风口 “ 吹 ” 进每家每户。 因此，它事实上是一种通过一套设备，大家都能共享的中央空调系统。五、地热空调的工作原理五、地热空调的工作原理1、空调的工作原理

7、卡诺循环：由两等温过程和两绝热过程组成其热机效率为：其制冷系数为：121TT0T12T绝热线VPabcd1v4v2v3v212TTT2、地热空调系统结构 地热空调系统压缩机水一制冷剂热交换器水泵制冷剂一水热交换器节流装置电气控制设备 虽然其结构类型多样，但基本上主要由三大部分组成：室外地热能换热器系统、水源热泵机组和室内空调末端系统。室外地热能换热器系统水源热泵机组室内空调末端系统水循环水或空气循环地热空调系统示意图 其中水源热泵是利用水作为冷热源的热泵，而地热空调系统则是通过水这一介质与地热资源进行冷热交换后作为水源热泵的冷热源，其中与建筑物空调末端系统的换热介质可以是水或空气。 热泵机组与

8、制冷机在热力学上并无区别，两者的工作循环均为逆向循环都具有从低温热源吸热和向高温热源放热的特点，区别仅在于使用目的，当使用目的是从低温热源吸热时系统称为制冷机，而当使用目的是向高温热源释放热量时系统称为热泵。六、地热空调研究中的技术六、地热空调研究中的技术问题问题 我国地处温带，冬季需采暖，夏季需供冷，因此必须研究出能同时实现供冷供热的地热空调系统，还有许多新的技术问题需要去分析和解决，但其关键技术仍是土壤的热特性研究和热泵系统的合理匹配。1、土壤的热特性研究研究主要包括：（1）土壤的能量平衡（2）热工性能（3）土壤中的传热与传湿（4）环境对土壤热物性的影响（1）土壤的能量平衡 影响土壤表面辐

9、射平衡的因素很多，其中土壤的反射率是土壤表面的重要特性，它主要取决于土壤的颜色和表面粗糙度等。而土壤表面吸收的净辐射是用以加热土壤和空气，使水分蒸发的，因此土壤表面和向下传递的热、该表面向空气传递的热以及用于蒸发的热量这三者的总和与净辐射的量是平衡的。（2）土壤的热工性能土壤的土壤的热传导率热传导率：取决于矿物成分、有机质含量以 及水与空气的比例，随土壤层深度的分布不均匀土壤的定容土壤的定容比热比热：取决于土壤矿物质与有机质组分以及含水率，土壤的定容比热是随含水率的增加而逐渐增大土壤的热扩散土壤的热扩散度度：用于综合表示土壤的热传导率和定容比热。（3）土壤中的传热和传湿 土壤中水和热的运动相互

10、影响，热的运动会引起水的流动，而水的流动又会导致热的迁移(因为水本身是携带热量的)。对于干土来讲，热的运动不会引起液态水和水蒸气的明显流动，而对比较湿的土壤，则水的流动影响更大。（4）影响土壤环境的因素 经研究发现，土壤的导热量随着土壤深度的增加受温度振幅的影响会减小，而受位相延迟的影响将增加，一般是考虑土壤温度日变化和年变化的联合效应，日循环被看作是加在年循环上的短期扰量。异常的天气会引起较大的相对偏差，并且由于年温度波的穿透深度较大，必须考虑深层土壤结构的非均一性和土壤热物性随时间的改变，不同的土壤深度其热稳定性也有所不同。讨论讨论地 热 空 调 的 优 缺 点优点：优点：节能：采用自然地源热泵系统在采暖和制冷运行中每消耗1KW的电能，用户可获得4KW的热量，其能耗比为1 4。运行费用比风冷热泵低30%、40%。冬天，“地热空调”代替锅炉从土壤中取热给建筑物供暖，同时还能提供生活热水，夏天替代普通空调将室内的热量排入土壤，为建筑物制冷，是一种取之不尽的能源。环保：这种空调没有外置装