合理利用能源、发展可持续能源技术已经成为政府官员及社会各界人士的共识,大力发展绿色可再生能源尤其是自然能源成为了能源领域的主流。地源热泵作为利用典型自然能源浅层地能的供热制冷技术,由于其具有高效节能、绿色环保及可再生的特点,得到了国家政策的支持和大力推广。本文提出的直接膨胀式地源热泵是一种与传统的地源热泵不同的热泵类型。将热泵机组内的制冷剂铜管环路直接埋入地下,实现制冷剂和土壤的直接热交换。 本文在查阅大量国内外文献的基础上,通过借鉴国外直膨式热泵地热换热器的设计理念,并细致的分析了影响地热换热器换热性能的各种因素,在此基础上自行设计了三套地热换热器系统。并且对地热换热器钻井地点的地质状况、换热器的埋深、钻井的间距及钻井步骤、换热器的外形、下管与回填都做了详细的考虑。根据理论循环进行了热力计算,综合制冷工况和制热工况的计算结果选择热泵机组的各组成部件,完成了整个系统的搭建。 作者对直接膨胀式地源热泵系统进行了长时间冬季供热实验的研究,分别从地热换热器的外形影响、连续运行与间歇运行、系统改进前后、冷凝温度和蒸发温度的变化等因素来实验并对比,结果表明在换热性能上,翅片铜管换热器优于光铜管换热器；当利用建筑物的热惰性和循环水的储能量可以满足建筑物的热量需求的前提下,间歇运行可以达到一举两得的目的；根据实际运行的情况对系统进行改进后可以提高系统的性能；在满足设计所需的温度要求前提下,我们希望保持较低的冷凝温度和较高的蒸发温度,这样可以提高系统的性能指标。通过实验研究与数据分析找出了提高地热换热器性能的途径与方法。从长时间的供热实验数据分析中得出本系统的各项性能参数,并与国外最新的研究结论对比分析,明确了今后需要努力的方向。 本文所做的工作,主要基于技术应用的目的,对直接膨胀式地源热泵的研究、设计与施工具有一定的参考价值,能够为本技术的推广提供技术数据支撑。