浅谈绿色化学与社会可持续性发展论文.doc

浅谈绿色化学与社会可持续性发展摘要阐述了绿色化学与社会可持续性发展的地源热泵技术的工作原理分类及其应用意义分析了绿色化学与社会可持续性发展的地源热泵的特点及经济效益介绍了绿色化学与社会可持续性发展的地源热泵的发展历史以及国内对地源热泵的研究现状提出绿色化学与社会可持续性发展的地源热泵在我国节能环保可持续发展中具有广阔的前景关键词绿色化学节能环保可持续发展研究引言当今社会由于经济的快速发展和人口急剧增长世界性的生态破坏环境污染和资源匿乏已经达到自然生态环境所能承受的极限能源资源环境的制约已成为阻碍各国未来经济发展的瓶颈为缓解巨大的能源与环境压力近年来节能减排已成为全社会发展的新主题人们积极采取各种应对措施将可再生能源列人国家能源发展的优先领域使能源结构体系从以化石燃料为主体的能源时代过渡到可持续发展的能源时代地源热泵技术的开发和应用就是人们选择的应对措施之一地源热泵技术是一种利用地下浅层地热资源实现向建筑物提供采暖制冷和生活热水的高效节能环保型空调技术地源能是一种洁净的可再生能源它具有热流密度大容易收集和输送参数稳定流量温度使用方便不受地域限制等优点热泵的理论基础源于卡诺循环与制冷机相同按照逆循环工作即通过输入少量的高品位能源如电能以地源能作为热泵夏季制冷的冷却源冬季采暖供热的低温热源在冬季把地能中的热量取出来提高温度后供给室内采暖同时储存冷量以备夏用夏季通过热泵对室内进行降温同时把室内的热量释放到地下进行热量储存以备冬用大地在整个循环中起到了蓄热器的作用地源热泵系统中能量是从大地中获得的可再生能源以其作为主要能源供给既节约大量能源又有效地减少及粉尘的排放这项技术与传统空调系统相比优势在于它实现了节能与环保的统一地源热泵系统工作环境及原理地源热泵的工作环境距地下之间的地层是一个恒温带其温度源于地球表面太阳热辐射和地核热传导的综合作用被人们称为综合平衡层又称地下浅层温度一年四季相对稳定冬季比环境空气温度高夏季比环境空气温度低地源热泵系统就是利用这一恒温带中的土壤卵石岩石中的地下含水层以及深层地表水作热泵的源与汇向建筑物冬季供热夏季供冷高效地源热泵的结构和工作原理结构地源热泵系统主要由室外地源换热系统热泵机组和室内空调末端系统部分组成热泵机组为主动力部分由制冷压缩机蒸发器冷凝器膨胀阀等组成回路其中压缩机是热泵系统的心脏通过电能驱动压缩机不断地压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处且周而复始地进行循环蒸发器是输出冷量的设备它的作用是使经节流阀流人的制冷剂液体蒸发以吸收被冷却物体的热量达到制冷的目的冷凝器是输出热量的设备将从蒸发器中吸收的热量及压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走达到制热的目的膨胀阀或称节流阀对循环工质起到节流降压作用并调节进人蒸发器的循环工质流量供热原理其工作原理如下首先在制冷回路内充注制冷剂压缩机通入三相交流电高速旋转将低温低压制冷剂气体吸入压缩机经压缩后变成高压高温气体该气体经冷凝器被冷却水冷却又变成中压中温的制冷剂液体该液体经过膨胀阀节流减压后送人蒸发器由于蒸发器连接在压缩机的吸气口上压缩机不停地吸入蒸发器的制冷剂气体使得进人蒸发器的大量制冷剂压力减低制冷剂进一步大量蒸发由于蒸发器另一侧与室外地源换热系统的地下潜水泵连接所以当地下水大量流过蒸发器时被蒸发的制冷剂带走地下水中的大量热量这些低温热量通过被蒸发的制冷剂吸收变成了制冷剂热量又被源源不断地吸人压缩机经压缩机压缩之后变成为的高温气体这些高温气体在通过冷凝器冷却的同时把大量的热量传给了冷凝器另一侧即室内空调末端系统也称采暖系统制冷剂气体被冷却的过程也可以看做是将高温热量传递给冷却系统的过程或者是对采暖系统的加热过程采暖系统水温一般为通过室内空调末端系统的风机盘管或暖气片向房间供热从能量转换角度来讲热泵机组压缩机将电能变为机械能再将机械能变成为热能压缩机输出的总热能为压缩机电功率与压缩机吸收来自地下的热能之和而地下热能远远大于压缩机的电功率一般从地下水中提取的热能是压缩机电功率产生热能的倍因此热泵机组的能效比约为而电锅炉的能效比为制冷原理图是地源热泵制冷系统原理热泵的制冷工作原理与图所示相同制冷剂回路保持不变但通过转换阀门将室内空调末端系统即制冷回路连接在蒸发器的吸热端室外地源换热系统连接在冷凝器的放热端热泵机组制冷时压缩机将吸热端吸人的低温低压制冷剂气体经压缩后变成高温高压制冷剂气体排人冷凝器后被接在冷凝器侧地下水系统冷却变成中温中压制冷剂液体制冷剂液体通过膨胀阀节流减压后进人蒸发器进一步膨胀蒸发吸热使制冷剂由液体变成气体又被压缩机吸热端吸人再经压缩机压缩后又变成高温高压制冷剂气体排人冷凝器同时也将蒸发器侧的室内空调末端系统即空调房间的热量源源不断地经放热端的冷凝器排人地下水中吸收了水中热量的制冷剂液体蒸发后又由液态变成气态被压缩机吸人压缩放热周而复始循环往复完成了制冷全过程将地源热泵系统制冷时产生的废热回收可制成生活用热水节省用于制热水耗用的燃油或煤对空气无污染达到制热水不耗能的节能效果同时由于制出的冷冻水可补充到回水系统中以降低回水系统的回水温度从而提高了制冷效率降低了制冷系统的耗电量地源热泵的分类按照冷热源的不同可将地源热泵系统分为以利用土壤作为冷热源的土壤源热泵以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统和以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统类土壤源热泵土壤源热泵是利用地下岩土层中热量进行闭路循环的热泵系统热泵的换热器埋于地下与大地进行冷热交换它通过循环液水或以水为主要成分的防冻液在密闭地下埋管中的流动实现系统与大地之间的传热冬季供热时流体从地下收集热量再通过系统把热量带到室内夏季制冷时系统逆向运行即从室内带走热量再通过系统将热量送到地下岩土层中地下热交换器的布置形式主要分为垂直埋管水平埋管和蛇行埋管类垂直埋管换热器通常采用的是型方式按其埋管深度可分为浅层小于中层和深层大于种垂直埋管换热器热泵系统占地面积小需要的管材少泵耗能低单位管长换热量高于水平埋管但造价相对要高水平埋管换热器有单管和多管种形式一般埋设深度为水平埋管换热器造价相对低目前广泛使用但需要较大场地运行性能不稳定泵耗能高系统效率较低蛇行埋管换热器比较适用于场地有限的情况虽然挖掘量只有单管水平埋管换热器的但用管量会明显增加这种方式的特点类似水平埋管换热器地下水源热泵地下水源热泵系统的热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水最常用的系统形式是采用一侧连接地下水一侧连接热泵机组板式换热器早期的地下水系统采用单井系统即将地下水经过板式换热器换热后直接排放其缺点是既浪费地下水资源又容易造成地层塌陷甚至引起地质灾害后来产生了双井系统一个井抽水一个井回灌地下水热泵使用最多的是深为以内的浅井其优点是造价比土壤源热泵低水井与水井之间很紧凑占地面积小技术比较成熟缺点是可供的地下水有限水处理要求严格抽取的地下水全部回灌并且不能受到污染现在更多采用的是抽回或抽回技术这种技术目前沈阳等城市采用较多地表水源热泵地表水源热泵系统的热源是池塘湖泊或河溪中的地表水地表水源热泵主要分为闭路系统和开路系统在寒冷地区开路系统并不适用只能采用闭路系统地表水源热泵具有造价相对低廉泵耗能低维修方便以及运行费用少等优点但这种地表水源热泵系统也受到自然条件的限制在公用的河流中管道或水中的其他设备容易受到损害如果河流湖泊过小或过浅水的温度会随气候发生较大的变化容易产生效率降低制冷或供热能力降低的后果这种技术沿海城市采用得较多结语在我国全面建设资源节约型环境友好型社会的进程中地源热泵这一集节能环保为一体的新技术将越来越受到人们的重视与青睐相信在不远的将来经过国内工程技术人员的不懈努力并借鉴国外的成功经验我国的地源热泵应用将得到进一步的推广和发展它将为我国的可持续发展带来新的契机