Estado de investigación y utilización y tendencias de desarrollo de la energía geotérmica poco profunda en el país y en el extranjero

1. Estado actual y tendencias de desarrollo de la investigación y utilización extranjeras

1. Etapa inicial de desarrollo

La investigación, el desarrollo y la utilización de energía geotérmica poco profunda surgieron con la investigación y el desarrollo de la tecnología de bombas de calor. Hace ya 186 años (1824), el físico francés Carnot sentó las bases teóricas de las bombas de calor. Más tarde, el físico británico Joule demostró el principio de que un cambio de presión en un gas provocará un cambio de temperatura. El profesor Lord Thomson del Reino Unido fue el primero en proponer la idea de que los "multiplicadores de calor" pueden calentar. En 1912, Zurich, Suiza, instaló con éxito un equipo de bomba de calor que utilizaba agua de río como fuente de calor de baja calidad para calefacción y solicitó una patente. Este fue uno de los primeros sistemas de bomba de calor con fuente de agua y el primer sistema de bomba de calor con fuente de agua. en el mundo.

En las décadas siguientes, las bombas de calor de fuente terrestre se encontraban básicamente en la etapa de investigación experimental. Se introdujeron y desarrollaron sucesivamente bombas de calor de fuente de agua superficial, bombas de calor de fuente de agua subterránea y sistemas de bomba de calor de fuente de suelo. El sistema de bomba de calor de fuente de agua superficial se introdujo en la década de 1930 y fue uno de los primeros sistemas de bomba de calor en forma de bombas de calor de fuente terrestre. La primera gran bomba de calor de Europa se puso en funcionamiento en el Ayuntamiento de Zúrich, en Suiza, entre 1938 y 1939. Utilizaba agua de río como fuente de calor y tenía una capacidad de calefacción de 175 kW. En los años 1940 y 1950, Suiza y los Estados Unidos. Reino Unido fue el primero en utilizar bombas de calor de superficie Además de la calefacción de edificios, las bombas de calor de fuente de agua y los sistemas de bomba de calor de fuente de agua subterránea también se utilizan para calentar piscinas, calentar procesos en fábricas de rayón y aire acondicionado en fábricas de calzado. Posteriormente, algunos otros países europeos también comenzaron a instalar sistemas de bombas de calor con fuentes de agua superficial. La capacidad de calefacción del sistema de bomba de calor continuó aumentando y el coeficiente de rendimiento también mejoró considerablemente.

Las bombas de calor geotérmicas también nacieron en la década de 1930. Para 1940, se habían instalado 15 bombas de calor comerciales a gran escala en los Estados Unidos, la mayoría de las cuales utilizaban agua de pozo como fuente de calor. En 1937, Japón instaló un sistema de bomba de calor de agua subterránea con 2 compresores de 194 kW y tanques de almacenamiento térmico en un gran edificio de oficinas, con un coeficiente de rendimiento de 4,4. En las décadas de 1940 y 1950, los sistemas de bombas de calor con fuentes de agua subterránea se aplicaban en los Estados Unidos. La principal aplicación de las bombas de calor de fuentes subterráneas de agua subterránea en los Estados Unidos fue en las décadas de 1940 y 1950.

En 1941, tras el estallido de la Segunda Guerra Mundial, la investigación y el desarrollo de la tecnología de aire acondicionado, calefacción y bombas de calor se vio impactado e interrumpido. Después del final de la Segunda Guerra Mundial, la investigación y aplicación de la tecnología de bombas de calor se reanudó gradualmente. En 1950, había 20 fabricantes y más de 10 unidades de investigación universitarias en los Estados Unidos dedicadas al desarrollo de bombas de calor. propiedad en ese momento, el 50% se utilizaba para calefacción de la casa. La tecnología de bomba de calor de fuente terrestre con tubería enterrada apareció por primera vez en los Estados Unidos y el Reino Unido. Alrededor de 1950, estos dos países comenzaron a utilizar pequeñas bombas de calor de suelo que utilizaban tuberías subterráneas para absorber el calor geotérmico como fuente de calor para calentar las casas. En 1952, unas 1.000 bombas de calor salieron de la fábrica en los Estados Unidos y, en 1954, unas 2.000 bombas de calor abandonaron la fábrica. La madurez de las bombas de calor geotérmicas ha promovido en gran medida la aplicación generalizada de la energía geotérmica poco profunda.

En 1957, un gran número de casas en las bases militares estadounidenses utilizaban calefacción con bomba de calor en lugar de calefacción a gas. La producción de bombas de calor alcanzó las 20.000 unidades. En 1963, la producción anual aumentó a 76.000 unidades. A principios de la década de 1960, se instalaron cerca de 80.000 unidades de bomba de calor en Estados Unidos. Sin embargo, la calidad del compresor no estaba a la altura y el alto costo del equipo afectó la promoción de la tecnología de calefacción con bomba de calor, que comenzó a estancarse.

En 1964, la fiabilidad de las bombas de calor se había convertido en un problema muy grave. En la década de 1960, el precio de la electricidad siguió bajando, lo que llevó al uso cada vez mayor de calentadores eléctricos y limitó el desarrollo de las bombas de calor.

2. Etapa de desarrollo rápido

En la década de 1970, el surgimiento de la crisis mundial del petróleo despertó la atención y el interés de la gente en las bombas de calor de fuentes de agua subterránea, y comenzaron a instalar y utilizar fuentes de agua subterránea en grandes cantidades, la industria de las bombas de calor ha entrado en una época dorada. Durante este período, los países de todo el mundo otorgaron gran importancia a la investigación de bombas de calor. Por ejemplo, la Agencia Internacional de Energía y las instituciones europeas han formulado planes de desarrollo de bombas de calor a gran escala, y están surgiendo una tras otra nuevas tecnologías. Las bombas de calor también están en constante desarrollo. Se utilizan ampliamente en los campos industriales y de aire acondicionado y desempeñan un papel importante en la conservación de energía y la protección del medio ambiente.

La aplicación comercial real de las bombas de calor sólo tiene una historia de casi 20 años. En la década de 1990, con la mejora adicional de los requisitos de protección ambiental, la aplicación de sistemas de bombas de calor con fuentes de agua subterránea en los Estados Unidos mostró una tendencia ascendente.

Los estudios de información del Departamento de Energía de Estados Unidos muestran que la producción de bombas de calor geotérmicas en Estados Unidos aumentó de 5.924 unidades en 1994 a 9.724 unidades en 1997. Para poner otro ejemplo, en los Estados Unidos, en 1985, había 14.000 bombas de calor geotérmicas instaladas en el país. En 1997, se instalaron 45.000 unidades, hasta el momento se han instalado 400.000 unidades, con un crecimiento constante. del 10% anual. En 1998, los sistemas de bombas de calor geotérmicos representaban el 19% del total de acondicionadores de aire en edificios comerciales en los Estados Unidos, de los cuales el 30% estaban en edificios nuevos. Actualmente, se instalan aproximadamente 50.000 bombas de calor geotérmicas cada año, y los sistemas abiertos representan el 5% del total. La industria de bombas de calor de EE. UU. ha establecido la Asociación Estadounidense de Bombas de Calor Geotérmicas, que está compuesta por el Departamento de Energía de EE. UU., la Agencia de Protección Ambiental, el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de Addison y muchos fabricantes de bombas de calor geotérmicas. La asociación invertirá 100 millones de dólares en su desarrollo. , investigación y desarrollo en los últimos años.

En algunos países europeos, el mercado de bombas de calor se ha desarrollado rápidamente debido a políticas de promoción activas (incluidas subvenciones financieras, exenciones fiscales, concesiones arancelarias y publicidad, etc.). En 1997, el Fondo Europeo de Desarrollo relanzó su programa de desarrollo de bombas de calor. En el año 2000, el número total de bombas de calor utilizadas para calefacción y suministro de agua caliente en Europa era de aproximadamente 467.000 unidades, de las cuales las bombas de calor de fuentes de agua subterránea representaban aproximadamente el 11,75%. A diferencia del desarrollo de bombas de calor en los Estados Unidos, los países del centro y norte de Europa, como Suecia, Suiza, Austria, Alemania y otros países, utilizan principalmente recursos geotérmicos poco profundos con bobinas enterradas en el suelo subterráneo. Se utiliza para calefacción por suelo radiante en interiores y suministro de agua caliente sanitaria. Según las estadísticas de 1999, la proporción de bombas de calor geotérmicas en los equipos de calefacción doméstica era del 96% en Suiza, del 38% en Austria y del 27% en Dinamarca.

3. Tendencia de desarrollo

En los últimos años, la escala y la velocidad de desarrollo y utilización de la energía geotérmica poco profunda en varios países han crecido rápidamente. Algunas universidades e instituciones de investigación en los Estados Unidos y Canadá han llevado a cabo investigaciones experimentales en profundidad sobre bombas de calor de fuente terrestre y han obtenido algunos datos importantes. El Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA), el Instituto Eléctrico Edison (EEI) y la Corporación Cooperativa Nacional de Electricidad Agrícola formaron un grupo internacional de instalaciones industriales con participación gubernamental para promover conjuntamente los sistemas de calefacción con bombas de calor. . En la actualidad, a juzgar por las tendencias de desarrollo extranjeras, el desarrollo y utilización de la energía geotérmica poco profunda será la corriente principal y la dirección del desarrollo y utilización de los recursos geotérmicos.

La energía geotérmica superficial es una nueva y valiosa fuente de energía. En comparación con la energía eólica, la energía solar y otros recursos naturales no controlados por el hombre, la energía geotérmica poco profunda es una energía renovable que tiene un tiempo de extracción y utilización corto y puede controlarse y utilizarse artificialmente. Integra calor, minerales y agua, y es. Limpio, barato y una amplia gama de nuevas fuentes de energía. El desarrollo y utilización de energía geotérmica poco profunda puede reducir el consumo de energía convencional y reducir la contaminación ambiental, especialmente la contaminación del aire. También puede desempeñar un papel en el desarrollo de ciertas industrias relacionadas y mejorar la calidad de vida de las personas, y tiene un valor comercial significativo. Por lo tanto, ha atraído la atención de varios países en su desarrollo y utilización. Especialmente desde la crisis energética mundial de 1973, la exploración, el desarrollo y la utilización de energía geotérmica poco profunda se han desarrollado rápidamente en profundidad y amplitud.

4. Avances de la investigación en simulación numérica del transporte de calor de aguas subterráneas

Tras el funcionamiento de la bomba de calor de fuente de agua subterránea, se transporta la energía fría y caliente inyectada al acuífero desde el pozo de recarga. al pozo de bombeo bajo la acción de la convección y la conducción de calor, tiene un impacto en el campo de temperatura del agua subterránea, por lo que es necesario realizar una investigación en profundidad sobre el proceso de transporte de calor del agua subterránea. Los métodos de simulación numérica se han convertido gradualmente en una herramienta eficaz para estudiar este problema debido a sus numerosas ventajas, como eficiencia, conveniencia y flexibilidad. En vista de esto, esta sección revisa los avances de la investigación sobre simulación numérica del transporte de calor del agua subterránea en el país y en el extranjero, proporcionando una base y referencia para investigaciones posteriores sobre este tema.

Desde finales de la década de 1970, se han propuesto en el extranjero muchos modelos matemáticos que describen el transporte de calor en los acuíferos. Mercer et al. (1985), Crawford et al. Transporte de calor en acuíferos. Algunas técnicas de simulación para el almacenamiento de energía. P. Heijde, Y. Bachmat y otros contaron 21 modelos matemáticos de transferencia de calor en ese momento. Estos modelos solo consideraban la convección y la transferencia de calor e ignoraban el impacto de la convección natural en la transferencia de calor. Excepto dos, eran agua acoplada tridimensional. modelos de flujo, excepto este, los demás son modelos unidimensionales y bidimensionales. Tsang et al. (1981) y Sykes et al. (1982) utilizaron sucesivamente el método de simulación numérica de diferencias finitas para simular la segunda fase del proyecto de almacenamiento de energía subterráneo de la Universidad de Auburn. (Buscheck et al. (1983) utilizaron los datos de los dos primeros ciclos de la prueba de almacenamiento de energía de la Universidad de Auburn para realizar una simulación numérica bidimensional. Durante el proceso de simulación se consideró la influencia de la convección natural.

La Universidad de Stuttgart (Alemania) llevó a cabo una simulación numérica bidimensional de una prueba de almacenamiento de energía estacional en un acuífero artificial y optimizó la combinación espacial de permeabilidad de cada subcapa de relleno del acuífero. (Molson et al. (1992) utilizaron datos de una prueba de almacenamiento de energía en un acuífero freático en una base armada en Ontario, Canadá, para realizar una simulación tridimensional de elementos finitos del proceso de prueba, teniendo en cuenta los efectos de la convección natural y la continuidad. Forkeli et al. (1995) utilizaron un modelo axisimétrico bidimensional y un modelo de elementos finitos tridimensional para simular el efecto de almacenamiento de energía de un sistema de almacenamiento de energía acuífero artificial, y determinaron el sistema de almacenamiento de energía artificial óptimo comparando la simulación. resultados (Chevalier et al. (1999)). El método de caminata aleatoria simuló el almacenamiento de energía en acuíferos de medios porosos y encontró que el flujo de agua subterránea regional aceleraría la difusión de la energía térmica almacenada a los acuíferos aguas abajo, reduciendo así la tasa de recuperación de la energía térmica almacenada a través de ellos. Los experimentos de laboratorio y las simulaciones numéricas en diferencias finitas encontraron que si la temperatura del agua de recarga durante el almacenamiento térmico es alta (> 50 °C), es probable que se produzca convección natural en el acuífero, lo que afectará en gran medida la tasa de recuperación de energía térmica utilizando. Chounet et al. 1999) utilizaron el método híbrido de elementos finitos para simular el flujo de agua y la transferencia de calor en el suelo, y la precisión de la simulación mejoró, pero la precisión del modelo utilizado fue mayor. modelo bidimensional transversal.

La investigación nacional sobre simulación numérica geotérmica comenzó a finales de la década de 1980. Zhang Juming et al (1982) utilizaron el método de elementos finitos para simular el problema de transferencia de calor geotérmico bidimensional. y dio el programa de elementos finitos:

Li Jingsheng, Wang Guangcai 1989. Fuente de suministro de agua caliente y ruta de condición de las ocho minas en Pingdingshan Informe de investigación científica de la sucursal de Xi'an del Instituto General de Ciencias del Carbón. y Tecnología Se establecieron modelos matemáticos de campo de temperatura bidimensionales y tridimensionales para el campo geotérmico de Pingdingshan, y se utilizó el método de elementos finitos para resolver el problema, pero este modelo era solo un modelo estable y no se estudió. las leyes cambiantes del campo del flujo de agua. El modelo reemplaza el modelo de flujo de agua con una expresión analítica simple y no considera el cambio de la densidad del agua con la temperatura y el cambio del coeficiente de viscosidad hidrodinámica con la temperatura. Modelo matemático de campo geotérmico bidimensional y solución de elementos finitos, pero no considera la ecuación de flujo. Hu, B.G.

Hu, B.G. 1995. Investigación sobre transferencia de calor y masa en campos geotérmicos. Universidad utilizando poros duales bidimensionales El modelo del medio simuló el proceso de transferencia de masa y calor del campo geotérmico, y simuló las reglas de transferencia de masa y calor del campo geotérmico de Nagqu y del campo geotérmico de Yangbajing en el Tíbet (1998). ) utilizaron el método de diferencias finitas de dirección alterna para estudiar el suelo. He Manchao et al (2002) estudiaron primero las reglas cambiantes del coeficiente de permeabilidad durante la recarga de agua caliente subterránea y luego establecieron un modelo geotérmico basado en los cambios dinámicos del campo de filtración. durante la recarga de pozo simple y doble. Modelo matemático del campo de filtración de recarga, y fórmulas teóricas derivadas para recarga de pozo simple y doble bajo coeficiente de permeabilidad constante y diferentes cambios.

Expertos nacionales y extranjeros también han llevado a cabo algunos. Investigación de bombas de calor de agua subterránea específicamente para bombas de calor de fuente de agua. Estudios de simulación de transmisión. Gringarten et al. (1975) realizaron un estudio teórico sobre la captación de energía térmica de los acuíferos en condiciones uniformes de flujo de agua subterránea. Gringarten et al. (1975) realizaron un estudio teórico sobre la recolección de energía térmica de los acuíferos en condiciones uniformes de flujo de agua subterránea. Simplificando las condiciones de contorno y los supuestos de condiciones apropiados, establecieron un modelo matemático de transferencia de calor en el sistema de pozos y utilizaron este modelo para fines térmicos. Se evaluaron cuantitativamente los acontecimientos decisivos en determinadas condiciones, lo que proporcionó una orientación eficaz para el diseño racional del sistema de captación de energía de pozos en Francia. Para evaluar cuantitativamente las características de conducción de calor del sistema acuífero objetivo y así guiar el diseño del sistema de recolección de energía, Wiberg utilizó el método de elementos finitos para realizar un estudio sobre las características de distribución del campo geotérmico del sistema acuífero ideal bajo dos supuestos diferentes. : Estudio de simulación comparativa de conducción de calor simple y coexistencia conducción-convección. Basándose en los requisitos de carga de calefacción y refrigeración de Wisconsin, EE. UU., Andrews (1978) aplicó un modelo bidimensional de elementos finitos para evaluar y predecir cuantitativamente el impacto del uso de bombas de calor con fuente de agua en el campo de temperatura del suelo.

Los resultados de la simulación muestran que, en comparación con cuando el agua subterránea regional está en un estado estático, cuando el agua subterránea regional fluye a cierta velocidad, la caída de temperatura alrededor del pozo de riego de invierno es relativamente pequeña, mientras que el radio de influencia aumenta y la alteración de la temperatura La zona se mueve a lo largo de la dirección del flujo. Rahman (1984) estableció un modelo de simulación del sistema de recarga de pozos de agua asumiendo las condiciones del acuífero y realizó estudios de simulación cuantitativa sobre diferentes cantidades de recarga, espesor del acuífero, temperatura inicial del yacimiento y condiciones de espaciamiento de los pozos. Los resultados muestran que, además de la recarga y el espaciamiento entre pares de pozos, el espesor del acuífero tiene un impacto significativo en el tiempo de ruptura térmica, mientras que la tasa de almacenamiento de agua del acuífero y el coeficiente de permeabilidad tienen poco impacto en los eventos de ruptura térmica. Para determinar el diseño razonable entre el grupo de pozos de producción y el grupo de pozos de recarga, Paksoy (2000) aplicó el programa CONFLOW para simular cuantitativamente las características de transporte del frente de calor durante el proceso de extracción de energía del acuífero. Tenma estableció un modelo de pozo ideal y utilizó el software FEHM para realizar simulaciones comparativas cuantitativas, simulando condiciones bajo diferentes volúmenes de producción y volúmenes de recarga, longitudes y ubicaciones de los tubos de filtrado de pozos y ciclos operativos. Los resultados muestran que los dos primeros factores son los principales factores que influyen en el control de la magnitud de los cambios de temperatura en el modelo. En China, Xin Changzheng et al. (2002) utilizaron el programa HST3D escrito por el Servicio Geológico de los Estados Unidos para simular el campo de velocidad y el campo de temperatura de un acuífero confinado de doble pozo típico que opera durante todo el año; se fijó durante todo el año y se realizó en condiciones de caudal y temperatura fijas. Zhou et al. (2008) utilizaron el programa Flowheat basado en HST3D para simular un sistema de bomba de calor con fuente de agua subterránea en la ciudad de Wuhan y analizaron el método de implementación del pozo y la racionalidad de combinar el bombeo de agua con el riego. Zhang Kunfeng et al. (1998) simularon el funcionamiento invernal de una bomba de calor con fuente de agua de pozo de gran diámetro y los resultados mostraron que el caudal de agua de los pozos de gran diámetro mostró una tendencia descendente uniforme.

2. Estado de la investigación nacional y tendencias de desarrollo

1. La aplicación temprana y la etapa inicial de las bombas de calor (1949-1966)

En comparación con el desarrollo de las bombas de calor en el mundo, la investigación sobre bombas de calor en mi país comenzó entre 20 y 30 años tarde. En la década de 1950, el profesor Lv Canren del Instituto de Energía Térmica de la Universidad de Tianjin llevó a cabo la primera investigación sobre bombas de calor de mi país. En 1956, el Instituto de Energía Térmica de la Universidad de Tianjin publicó "Bombas de calor en China" del profesor Lv. En 1956, "Las bombas de calor y su aplicación futura en China" del profesor Lu es el documento de investigación sobre bombas de calor más antiguo existente en mi país. En la década de 1960, mi país comenzó a aplicar y desarrollar bombas de calor en aplicaciones HVAC y logró muchos resultados. En 1960, el profesor Wu Shenyun de la Universidad de Tongji publicó "Introducción a las bombas de calor". El profesor Wu Shenyu publicó "Introducción a la calefacción con bomba de calor y sugerencias para la implementación de prueba de la calefacción con bomba de calor en la ciudad de Jinan" en 1963, el antiguo Instituto de Diseño Arquitectónico del Este de China y la Fábrica de Refrigeradores de Shanghai comenzaron a desarrollar acondicionadores de aire con bomba de calor en Shanghai; Energía eléctrica The Refrigerador Factory desarrolló con éxito el primer aire acondicionado de ventana con bomba de calor CKT-3A de mi país con una capacidad de calefacción de 3720W. En 1965, la Universidad de Tianjin y Tianjin Refrigerador Factory desarrollaron con éxito la primera unidad de aire acondicionado con bomba de calor de agua subterránea de mi país. La Universidad y la fábrica de refrigeradores de Tianjin desarrollaron con éxito el primer aire acondicionado con bomba de calor de agua subterránea de China. El Instituto de Investigación de Material Rodante de Sifang del Ministerio de Ferrocarriles cooperó para realizar pruebas de bomba de calor aire/aire en autobuses de la línea principal en 1965, un grupo de investigación científica dirigido por el profesor. Xu Bangyu y el profesor Wu Yuanwei del antiguo Instituto de Ingeniería Arquitectónica de Harbin propusieron por primera vez la aplicación de un condensador auxiliar como temperatura constante basándose en la teoría de la bomba de calor. La nueva tecnología del calentador secundario de la unidad de aire acondicionado de humedad constante. es la primera del mundo: la Universidad Chongqing Jianzhu, la Universidad de Comercio de Tianjin y otras unidades también han realizado investigaciones sobre bombas de calor subterráneas de bobina subterránea durante muchos años. El Instituto de Energía de Guangzhou, la Academia China de Ciencias y otras unidades también han celebrado muchos seminarios nacionales sobre el desarrollo y la aplicación de la tecnología de bombas de calor. La Universidad de Tsinghua y la Universidad de Tianjin han formado un consorcio de investigación, universidad e industria con empresas relevantes para desarrollar una marca china de sistema de bomba de calor de fuente terrestre y han construido una serie de proyectos de demostración. Cada vez más usuarios chinos se han familiarizado con las bombas de calor y tienen una. gran interés en sus aplicaciones.

Las primeras bombas de calor de mi país han experimentado 17 años de desarrollo y han pasado por una larga etapa de desarrollo inicial. Sus características se pueden resumir en los siguientes puntos: Para la Nueva China, comenzó temprano y tuvo un punto de partida alto, y algunas investigaciones han alcanzado el nivel avanzado del mundo ② Debido a la débil base industrial en ese momento, la influencia especial de los factores; como la estructura energética y el precio, el aire acondicionado con bomba de calor La aplicación y el desarrollo en nuestro país siempre han sido muy lentos ③ Sobre la base del aprendizaje de caminos de innovación extranjeros, ha señalado la dirección para el desarrollo futuro de la investigación de bombas de calor en; nuestro país.

2. El período de estancamiento en la aplicación y desarrollo de las bombas de calor (1966-1977)

Este período fue el de los "diez años de agitación", durante los cuales La aplicación y el desarrollo de las bombas de calor se encontraban básicamente estancados. Durante este período, no se publicaron artículos académicos sobre bombas de calor ni se publicaron oficialmente traducciones ni libros sobre bombas de calor en China, no se organizó ningún seminario académico sobre bombas de calor en el país y no se envió a nadie a participar en ninguna conferencia internacional sobre bombas de calor; Bombas de calor. Conferencia académica, aislada del mundo durante más de diez años. Sólo el equipo de investigación científica dirigido por Xu Bangyu y Wu Yuanwei del antiguo Instituto de Ingeniería Arquitectónica de Harbin persistió en desarrollar la unidad de bomba de calor LHR20 de 1966 a 1969. En 1969, completó y aprobó la evaluación técnica. Esta era la única bomba de calor. Logros de la investigación científica en el país durante el período de la "Revolución Cultural". Posteriormente, la fábrica de aire acondicionado de Harbin comenzó la producción en lotes pequeños. La primera unidad se instaló en el taller de acabado de la fábrica de reparación de maquinaria general en la ciudad de Anda, provincia de Heilongjiang. El efecto de la operación de medición en el sitio cumplió plenamente con la temperatura y humedad constantes de (20). ±1) ℃ y (60±10)% requisitos. Este es el primer proyecto de temperatura y humedad constantes en China que utiliza una unidad de bomba de calor.

3. Recuperación y prosperidad de la aplicación y desarrollo de bombas de calor (1978-1999)

De 1978 a 1988, la aplicación y desarrollo de bombas de calor en mi país entró en una etapa de recuperación integral. Durante este período, para comprender completamente el estado actual y el progreso del desarrollo de bombas de calor extranjeras, una gran cantidad de publicaciones nacionales publicaron activamente traducciones de bombas de calor, probaron y analizaron productos de bombas de calor extranjeras y participaron activamente en intercambios académicos internacionales. Al mismo tiempo, algunos fabricantes extranjeros de bombas de calor de renombre comenzaron a invertir y construir fábricas en China. Por ejemplo, la American Carrier Company fue una de las primeras empresas con financiación extranjera que invirtió en China y tomó la iniciativa de establecer una empresa conjunta en Shanghai en 1987.

Durante el período de 1989 a 1999, las bombas de calor de mi país marcaron el comienzo de un nuevo proceso de desarrollo. Las formas de aplicación de las bombas de calor en nuestro país han comenzado a diversificarse, incluyendo bombas de calor aire-aire, bombas de calor aire-agua, bombas de calor agua-aire y bombas de calor agua-agua. Durante este período, había no menos de 300 fabricantes de aire acondicionado doméstico de propiedad estatal, privada, de propiedad total y de empresas conjuntas en todo el país, formando gradualmente un sistema industrial completo de aire acondicionado con bomba de calor en mi país, y calor de fuente de agua. Los sistemas de aire acondicionado con bomba se utilizaron ampliamente en mi país. Según las estadísticas, en 1999 había aproximadamente 100 proyectos y 20.000 bombas de calor de fuentes de agua subterránea en funcionamiento en todo el país. La producción en masa de unidades de agua fría y caliente con bomba de calor con fuente de aire comenzó a principios de la década de 1990, las unidades de agua fría y caliente con bomba de calor con fuente de agua subterránea se desarrollaron a mediados de la década de 1990 y los sistemas de bomba de calor con fuente de aguas residuales comenzaron a aparecer a finales de la década de 1990. La investigación sobre bombas de calor acopladas al suelo se ha convertido en un tema de investigación popular en la industria nacional de HVAC. Las direcciones y contenidos de la investigación nacional se centran principalmente en los intercambiadores de calor de tuberías subterráneas, y las innovaciones se llevan a cabo sobre la base de tecnologías extranjeras.

De 1978 a 1999, el Segundo Comité Profesional de la Sociedad China de Refrigeración organizó la novena "Conferencia Nacional sobre Tecnología de Bombas de Calor y Refrigeración por Calor Residual". En 1988, el Instituto de Energía de Guangzhou, Academia de Ciencias de China, organizó un "Seminario de expertos sobre la aplicación y el desarrollo de bombas de calor en mi país". la aplicación y el desarrollo de bombas de calor en mi país". En la década de 1990, desde entonces, el Comité Profesional de HVAC de la Sociedad de Arquitectura de China y la Sociedad de Refrigeración de China han agregado especialmente el tema de la "bomba de calor" al sistema nacional de HVAC y refrigeración. conferencia académica organizada por ellos.

En 1988, China Building Industry Press publicó el libro de texto "Heat Pump" escrito por el profesor Xu Bangyu y otros, en 1993, Machinery Industry Press publicó "Principios y aplicaciones de bombas de calor". "editado por el profesor Yu Yongzhang, y en 1997 publicó "Tecnología de bombas de calor y aplicaciones para aire acondicionado", editado por el profesor Jiang Nengzhao, "Aplicación de la tecnología de bombas de calor en aire acondicionado" del Dr. Zheng Zuyi se publicó en 1998; en 1994, La Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong publicó "Aplicación de la tecnología de bomba de calor en aire acondicionado" del Dr. Zheng Zuyi; en 1994, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong publicó "Diseño e innovación del aire con bomba de calor" del Dr. Zheng Zuyi. Sistema de acondicionamiento ". De 1989 a 1999, hubo 270 artículos sobre bombas de calor, un total de 161 patentes de bombas de calor y un total de 77 patentes de invención. La publicación de trabajos, traducciones, artículos y la aplicación de tecnologías patentadas han promovido la popularización. y promoción de la tecnología de bombas de calor en nuestro país.

4. Período de rápido desarrollo de la tecnología de bombas de calor

En el siglo XXI, debido a la aceleración de la urbanización y el crecimiento del PIB per cápita, el desarrollo del aire acondicionado en mi país. Se ha impulsado el mercado y se ha promovido la aplicación de las bombas de calor en nuestro país. El alcance de la aplicación es cada vez más amplio, el desarrollo de las bombas de calor es muy rápido y la investigación sobre la tecnología de las bombas de calor está en constante innovación. La aplicación y la investigación de las bombas de calor son sin precedentes activas y fructíferas. De 2000 a 2003, el número total de patentes fue de 287, 4,9 veces el promedio de 1989 a 1999. De 2000 a 2003, hubo 119 patentes de invención, lo que representó 4,25 veces el número promedio de patentes de invención de 1989 a 1999. De 2000 a 2003, la cantidad de literatura sobre bombas de calor aumentó dramáticamente. Por ejemplo, la cantidad de literatura en 2003 fue cinco veces mayor que en 1999. Casi todas las provincias y ciudades de China tienen ejemplos de ingeniería de aplicación de tecnología de bombas de calor. La investigación sobre la tecnología de bombas de calor se ha vuelto más activa y, uno tras otro, van surgiendo resultados innovadores. En tan solo unos años, ha habido tres innovaciones líderes a nivel mundial, que incluyen: sistema de bomba de calor con recarga en el mismo pozo, sistema integrado de bomba de calor acoplada al suelo y almacenamiento en frío del suelo, y sistema de bomba de calor acoplada de dos etapas para aplicaciones en áreas frías.

5. Aplicación e investigación de bombas de calor geotérmicas

La investigación de mi país sobre bombas de calor geotérmicas comenzó en la década de 1980. Primero, algunas universidades e institutos de investigación llevaron a cabo investigaciones sobre fuentes geotérmicas. Bombas de calor. Technology ha llevado a cabo investigaciones temáticas relevantes. Por ejemplo, el Instituto de Tecnología de Beijing ha llevado a cabo investigaciones sobre aguas geotérmicas profundas y ha diseñado múltiples conjuntos de sistemas de prueba de bombas de calor con fuente de suelo de tuberías enterradas verticales y tuberías enterradas horizontales. El Instituto de Tecnología de Harbin ha llevado a cabo investigaciones y evaluaciones básicas sobre la aplicación del circuito de agua; sistemas de aire acondicionado con bomba de calor, almacenamiento en frío del suelo y simulación numérica del suelo e investigación experimental sobre sistemas integrados de bombas de calor acopladas, investigación sobre la teoría del acoplamiento de calor por filtración y tecnologías clave de tuberías enterradas en sistemas de bombas de calor con fuente de suelo. La Universidad de Hunan emprendió la construcción de sistemas enterrados horizontales; Sistemas de bombas de calor con fuente de suelo por tuberías. Además, el Instituto de Ingeniería Arquitectónica de Qingdao, el Instituto de Ingeniería Arquitectónica de Shandong, la Universidad Tongji de Shanghai, la Escuela de Negocios de Tianjin, la Universidad Jianshe de Chongqing y otras universidades también han llevado a cabo investigaciones en esta área. En los últimos años, muchas universidades y facultades nacionales han llevado a cabo investigaciones experimentales sobre sistemas de bombas de calor con fuente de suelo y sistemas de bomba de calor con fuente de agua, y han logrado algunos resultados importantes.

En la actualidad, la investigación sobre el desarrollo y la utilización de energía geotérmica poco profunda en mi país se está desarrollando rápidamente. Después de casi dos décadas de investigación y desarrollo, la tecnología de bombas de calor de mi país ha logrado grandes avances, especialmente el calor geotérmico. tecnología de bombas. Inicialmente se han establecido la tecnología y los requisitos técnicos de construcción de pozos de fuentes de agua, los métodos de cálculo y diseño de grupos de pozos, los métodos de evaluación y tratamiento de la calidad del agua y los métodos de evaluación ambiental para varios tipos de sistemas de bombas de calor de fuentes de agua subterránea.

A finales de octubre de 2008, el área de aplicación de la energía de suelos poco profundos en mi país excedía 1 × 108 m2 (edición de mayo de 2009 de la revista "Ground Source Heat Pump"). Se ha extendido por todo Beijing, Shanghai, Tianjin, Hebei, Henan, Shanxi, Liaoning, Sichuan, Hunan, Tíbet, Xinjiang y otros lugares. Los tipos de construcción de aplicaciones incluyen hoteles, residencias, centros comerciales, edificios de oficinas, escuelas, estadios, hospitales, salas de exposiciones, campamentos militares, villas y fábricas, etc. Las perspectivas de aplicación son muy amplias.

6. Desarrollo, utilización y tendencias de desarrollo de la energía geotérmica superficial

El desarrollo y utilización de la energía geotérmica superficial implica cuestiones importantes como la estructura energética urbana, la protección del medio ambiente y la mejora de la calidad de vida de las personas. vida. Entre ellos, los sistemas de recolección de energía renovable con bomba de calor de fuente de agua subterránea poco profunda y bomba de calor de fuente de suelo son la clave para resolver los principales problemas mencionados anteriormente, y su recolección de energía básicamente no se ve afectada por el área de uso ni la estación climática. La energía geotérmica superficial tiene más valor de promoción como captación inicial de fuentes de frío y calor en los edificios.

El desarrollo y utilización de la energía geotérmica poco profunda no sólo ha atraído la atención de los círculos académicos y empresariales, sino que también ha recibido más atención por parte del gobierno. La Ley Nacional de Energía Renovable de la República Popular China estipula claramente que el Estado considera la investigación científica y tecnológica y el desarrollo industrial del desarrollo y utilización de energía renovable como áreas prioritarias para el desarrollo científico y tecnológico y el desarrollo de alta tecnología. Las finanzas estatales apoyan la investigación y evaluación de recursos de energía renovable y la construcción de sistemas de información relacionados. La implementación de esta ley proporciona una base sólida y garantía para la investigación, evaluación y desarrollo de la energía geotérmica somera. El Ministerio de Tierras y Recursos, el Servicio Geológico de China y otros departamentos han celebrado muchas reuniones de intercambio de experiencias y seminarios técnicos sobre exploración y desarrollo de energía geotérmica poco profunda, y han compilado y emitido especificaciones de investigación y evaluación de energía geotérmica poco profunda, que han establecido estándares para la energía geotérmica poco profunda. exploración y desarrollo.

En los últimos años, a medida que el país ha intensificado sus esfuerzos para construir una sociedad "que ahorre recursos y sea respetuosa con el medio ambiente" y lograr objetivos de conservación de energía y reducción de emisiones, el estado ha asignado fondos especiales del gobierno central para apoyar la demostración y promoción de Aplicaciones de construcción de energía renovable El Ministerio de Finanzas y el Ministerio de Construcción han aprobado y emitido sucesivamente. Se han lanzado tres lotes de proyectos de promoción y demostración de aplicaciones de construcción de energía renovable, incluidos proyectos de promoción y demostración de utilización de energía geotérmica poco profunda. Varias regiones también han lanzado proyectos de apoyo al desarrollo y utilización de energía geotérmica poco profunda. Por ejemplo, el 31 de mayo de 2006, la Comisión de Reforma y Desarrollo Municipal de Beijing, junto con nueve comités y oficinas municipales, incluida la Oficina Municipal de Conservación del Agua y la Oficina de Tierras y Recursos, emitieron conjuntamente las "Opiniones sobre el uso de bombas de calor de fuentes de agua subterránea". Sistemas para alcanzar el estándar de 35 yuanes por metro cuadrado para proyectos de calefacción y refrigeración" y "Opiniones sobre el uso de sistemas de bombas de calor geotérmicas para alcanzar el estándar de 50 yuanes por metro cuadrado para proyectos de calefacción y refrigeración"; el Gobierno Municipal de Shenyang emitió los "Dictámenes de Implementación sobre la Construcción y Aplicación de Sistemas de Bombas de Calor de Fuente Terrestre", requiriendo apoyo para la construcción y aplicación de sistemas de bombas de calor de fuente terrestre. El trabajo de "Opiniones de implementación de la ciudad de Shenyang" requiere que en el rango de 455 km2 del área central del tercer anillo de la ciudad de Shenyang, todos los edificios dentro del rango de 409 km2 que sean adecuados para la aplicación de la tecnología de bomba de calor de agua subterránea deben, en principio, utilizar agua subterránea. Tecnología de bomba de calor de fuente para planificación e investigación.

En el siglo XXI, con el rápido desarrollo de la economía de nuestro país, las necesidades de calidad de vida y confort de las personas continúan aumentando, los cambios en la estructura energética urbana y el enorme mercado de la construcción han creado oportunidades para el desarrollo. y la utilización de tecnología de energía geotérmica poco profunda crea oportunidades sin precedentes. Los resultados nacionales han sido gratificantes en investigación teórica, investigación experimental, desarrollo de productos y aplicaciones de ingeniería de bombas de calor.

En la actualidad, mi país ha establecido tecnología de ingeniería, equipos mecánicos y sistemas de monitoreo y control relativamente completos para el desarrollo y utilización de energía geotérmica poco profunda. Sin embargo, el control de la calidad del agua y la recarga en la tecnología de recarga tienen serias consecuencias. Las consecuencias para el depósito y las tuberías de agua aún están en estudio.