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地源热泵与地热换热器相连的换热器的介质
入口温度在运行过程中是随时间变化的,且与地下深层岩土在未受干扰时的温度有关。地下深层岩土在未受干扰时的温度通常等于当地年平均气温,也可称为当地地温,是设计地源热泵系统的重要参数。在冬季供热工况下,热泵的入口温度一般取为当地地温减去8~11℃[1]。当地温较低时,热泵蒸发器出口处的循环液的温度就会降至0℃以下。因此,循环液中应添加防冻液。
常用的防冻液有以下几类:盐水(氯化钠和氯化钙水溶液)、乙二醇水溶液、丙三醇水溶液、三氯
乙稀、甲醇及乙醇水溶液、二氯甲烷、丙酮、甲醇及乙醇液体。
选择防冻液必须考虑如下几种特性:可燃可爆性、有无毒性、腐蚀性、导热性、粘性、成本、使用寿命。具体选取哪种防冻液主要根据热泵系统的工作温度、防冻液的物理化学性质、传热特性等多个方面进行经济技术比较。地源热泵中,防冻液的工作温度一般在60~-10℃的范围内。二氯甲烷和丙酮这两种介质由于它们的沸点比较低(40~60℃),一般在空调系统中不常用。本文的重点是分析防冻液的传热特性,主要对氯化钠溶液、氯化钙溶液、乙二醇溶液、丙三醇溶液、甲醇、乙醇液体及甲醇水溶液等几种防冻液进行了传热计算。
盐类具有安全、无毒、导热性好、价格低、使用寿命长等优点,但是当有空气存在时,对大部分的金属具有腐蚀性。虽然地热换热器的管材常采用聚乙烯塑料管,但它仍对热泵换热器产生腐蚀。盐溶液的最大优点是无毒、无污染。在正确选择金属部件和系统空气被清除干净的情况下,盐溶液是一种很好的防冻液,一般常用氯化钠或氯化钙溶液。乙二醇水溶液相对安全、无腐蚀性、具有较好的导热性能、价格适中,但使用寿命有限,且有毒。乙二醇在低温工况下粘度增加,这就需要增大泵的功率,从而降低了整个热泵系统的效率。但地源热泵系统的最低工作温度一般在-10℃以上,因此,比较适合采用乙二醇水溶液作为防冻液。
乙醇水溶液具有无毒、相对无腐蚀、价格适中、使用寿命长等特性,但它的导热性能稍差。由于它的无腐蚀性使其作为防冻液也比较受欢迎。

 

 

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