100kW地热空调系统研究

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-01 原文发表时间:2007-07-02 人气:1

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摘要：对我国第一套地热能驱动，COP值稳定在0.38—0.42范围内，与电压缩式制冷机相比，节能效果显著，该地热空调系统具有较高的实用价值和市场前景。冷冻水出口温度可达6.7摄式度，两级吸收式制冷空调系统进行了详细的介绍，并利用测试数据对该系统进行了计算和分析，结果表明，制冷机地热热水入口温度范围在63—65摄式度。
关键词：热工学地热吸收式制冷机

引言

中国有历史记载的地热利用已经有2000多年的历史。地热作为一种清洁能源正受到全世界的日益关注。我国有着非常丰富的地热资源，具有相当广阔的应用前景。中国地热资源潜力占全球的7.9%，总能量为11×106EJ/a，我国地热资源以中低温为主，几乎遍布各省市自治区[1]，中低温地热资源由于温度较低，适合于直接综合性利用。目前我国地热的直接利用集中在工业、种植、洗浴、供暖等方面[2]。

利用地热提供空调所需冷量或为生产工艺提供所需的低温冷水是地热能直接利用的一种有效途径。地热制冷是以一定温度的地热水驱动吸收式制冷系统，制取大于7℃的冷冻水，用于空调或生产。吸收式制冷系统一般要求地热水温度在65℃以上[3]。用于地热制冷的制冷机有两种，一种是以水为制冷剂、溴化锂溶液为吸收剂的溴化锂吸收式制冷机，另一种是以氨为制冷剂、水为吸收剂的氨水吸收式制冷机[4]。氨水吸收式制冷机由于运行压力高、系统复杂、效率低、有毒等因素，除了特别要求制冷温度在0℃以下的场合外，一般很少在实际中应用。与太阳能等温度波动较大的热源相比，地热热水温度相对稳定，利用吸收式制冷机可以制取温度相对稳定的冷冻水，可稳定地提供空调或工业用冷。

利用地热能进行制冷为建筑物或生产工艺提供所需的低温冷冻水，不仅能使地热能得到高效利用，而且，吸收式制冷机使用的工质不象氟利昂（CFCs）对大气层具有破坏作用，是一种对环境友好的制冷机型。同时，利用地热制冷空调或为生产工艺提供所需的低温冷冻水，可节约大量的电能，与常规的电压缩制冷系统相比，地热吸收式制冷系统节电在60%以上。本文描述的地热能100kW两级溴化锂吸收式制冷系统安装在广东省梅州市五华县汤湖热矿泥山庄。

1.地热制冷系统描述

该地热制冷系统主要有地热井、地热深井泵、热交换器、热水循环泵、制冷机、冷却水循环泵、冷却塔、冷冻水循环泵、空调末端设备和控制器等组成(图1)。

地热井是开采地热热水的必要设备，地热井的大小、深度由地质条件和所需开采量决定。地热深井泵用于提取地热水。由于从井中抽取的地热水普遍含有固体颗粒和腐蚀性离子，为了保护制冷机的安全和使用寿命，必须在制冷机与地热井之间设置热交换器，热量通过清洁的循环水传递给制冷机。该系统使用的地热井出水温度70℃—75℃，输入换热器水量20m³/h。

由于该热水井属低温热源，热水入口温度对制冷机效率影响很大，为提高换热效率本系统采用板式换热器。

该地热制冷系统生产出的冷冻水流量15.2m3/h，通过冷冻水泵分别输送到休息室和咖啡厅风机盘管提供空调，其中休息室冷冻水流量4.7 m3/h，咖啡厅冷冻水流量10.5 m3/h，两路冷冻水回水合并后送入制冷机循环。

由于热源温度较低，系统采用两级溴化锂吸收式制冷循环系统，两级吸收式制冷机与一级吸收式制冷机的区别是增加了高压吸收器和低压发生器，增加的目的是在相同的冷却水温度下，当地热水温度较低时可获得同样低温的冷冻水，热水进出口温差大，能使地热能得到充分利用[5][6]。表1为该系统主要技术参数。

2.系统测试及数据分析

热水、冷却水、冷冻水是吸收式制冷机与外界交换的三种介质，这三种介质的参数直接影响到制冷机的制冷能力。为了研究低温地热热水驱动两级吸收式制冷机用于空调的运行工况，对系统进行了详细的测试和分析（表2）。测试时间为10：00—16：00，根据系统数据采集装置，连续记录了57组数据，测试期间空调用户满负荷运行。根据这些测试数据绘制运行曲线如图2所示，图中四条曲线分别为热水进口温度、冷却水进口温度、冷冻水出口温度和COP值。

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