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目  录

 

 

摘  要

 自1940年人类开始进行地源热泵性能研究以来，国外大量科研工作者和工程技术人员对其进行了广泛的数值分析和实验研究，并发展为埋地换热器与太阳能集热器联合或交替使用的太阳能一地源 热泵系统。将太阳能集热器和埋入土壤的盘管进行组合，使过多的太阳能能够储藏在土壤中，这一设想是彭罗德于1956年首次提出的。1977年，由于能源危机的出现，美国又重新开始致力于对土壤源热泵的研究，主要包括对土壤盘管参数的测试及与太阳能集热器联合使用的混合系统的研究。

本课题主要是在前人所做工作的基础上，针对太阳能一地热源热泵系统展开研究，将要解决太阳能与地热能直接或间接通过熟泵提升后如何综合合理利用，以及建筑物供暖与空调的相关问题， 并在此基础上进行相应的实验研究。具体研究内容如下：

    (1)分析太阳能一地热源热泵系统的工作原理、特点及其功能，给出其运行流程与运行方式，并在此基础上指出其应用研究中有待解决的问题，为后文研究的开展指明方向。

    (2)分析太阳能热源特性、太阳辐射的计算方法及太阳能集热器的结构与换热过程，建立太阳 能集热器与蓄热水箱的传热模型，以为系统运行特性的研究提供理论基础。

    (3)对地下埋管换热器的传热过程进行深入的分析与研究，主要包括土壤换熟特性及其测定方法、u型埋管换熟器传热模型的建立以及土壤冻结与地下水渗流对埋管换热特性的影响，以解决太阳能一地源热泵系统中地下埋管换热器的传熟问题，为系统相关研究奠定基础。

    (4)基于多孔介质传热传质理论及地下水渗流理论，建立利用u型埋管进行太阳能跨季节性土壤蓄热的地热储热模型，以探讨利用系统中现有的u型埋管钻孔进行太阳能土壤蓄热的可行性及其蓄热特性。

关键词  地源热泵；太阳能；压缩机；蒸发器；冷凝器；

 

 

摘  要 I

ABSTRACT II

1 绪论 1

1.1 地源热泵技术概况 1

1.2 地源热泵技术的工作原理 2

1.3 地源热泵技术的优点 2

1.3.1 系统运行可靠 2

1.3.2 能源利用率高 3

1.3.3 一机多用、舒适性好 3

1.3.4 环境保护效益显著 4

1.3.5 冷热源属可再生能源 4

1.3.6 管理简单、使用安全 5

1.3.7 投资少、寿命长、节省空间 5

1.4 太阳能—地源热泵系统 6

1.4.1 太阳能—地源热泵技术应用的条件 6

1.4.2 太阳能系统与地源热泵系统联合运行的方式 6

1.5 热泵工作原理和特点 7

1.5.1  热泵原理 7

1.5.2 地源热泵系统的特点 8

1.5.3 地源热泵对环境的意义 9

2 制冷剂、载冷剂及润滑油的选用 10

2.1 制冷剂的选用 10

2.1.1 制冷剂的选用原则 10

2.1.2 制冷剂的选用 11

2.1.3 制冷剂R134a的性质 11

2.2 载冷剂的选用 12

2.3 润滑油的选用 12

3 压缩机的选择及其设计计算 13

3.1  制冷工况下循环的性能指标计算 13

3.2  压缩机的选择 16

3.2.1  各类压缩机的比较 16

3.2.2 涡旋压缩机的特点 16

3.2.3 选择压缩机 17

3.2.4 压缩机台数和型号的选择 18

4 冷凝器的选择及其设计计算 21

4.1 冷凝器的结构 22

4.1.1 水冷式冷凝器 22

4.1.3 蒸发式冷凝器 24

4.2 冷凝器的选择 25

4.3 冷凝器的设计计算 25

4.4 连接管的计算 31

4.4.1 制冷剂连接管 31

4.4.2 冷媒水连接管 31

4.5 隔热计算 32

4.5.1 隔热材料的选择 32

4.5.2 保温层的材料和加工工艺 32

4.5.3 隔热材料的计算 33

4.6 水箱的负荷计算 33

4.7 水箱的热水产量计算 34

4.8 热水器储水箱的设计计算 34

5 蒸发器的选择及其设计计算 36

5.1 蒸发器的分类 36

5.1.1 满液式蒸发器 36

5.1.2 干式蒸发器 36

5.1.3 循环式蒸发器 37

5.2 蒸发器的设计计算 37

6 节流机构的选择与设计 43

6.1 节流机构的分类 43

6.2 热力膨胀阀的选择 44

6.2.1热力膨胀阀的种类 44

6.2.2热力膨胀阀的选用 45

6.2.3 热力膨胀阀的选型计算 45

6.2.4 热力膨胀阀的安装 48

7 其他辅助设备的选择 49

7.1 油分离器的选型 49

7.2 油过滤器的选型 49

7.2.1 网式滤油器 50

7.2.2 线隙式滤油器 50

7.2.3 纸质滤芯式滤油器 50

7.2.4 烧结式滤油器 50

7.3 干燥过滤器的选型 51

7.4 截止阀的选型 53

7.5 安全阀的选型 54

7.6 油冷却器的选型 55

7.7 止回阀的选型 56

7.8 电磁阀的选型 57

7.8.1 直接作用式电磁阀 57

7.8.2 间接作用式电磁阀 58

7.9 视液镜的选型 59

结束语 61

致  谢 63

参考文献 64