地源熱幫浦基礎知識 secret

2022-09-24 20:21:05 字數 3777 閱讀 8392

地源熱幫浦基礎知識

地源熱幫浦是利用地下淺層地熱資源的低品位能源,通過熱幫浦技術獲取可供空調使用的冷熱水的空調系統。地源熱幫浦是乙個廣泛的概念,根據地熱的利用方式,分為水源熱幫浦和土壤源熱幫浦。二者不同之處是:

水源熱幫浦直接利用水作為熱源,土壤源熱幫浦需要通過換熱器從土壤中獲取能量。

地源熱幫浦空調系統通常由地源熱幫浦機組、地熱能換熱系統、建築物內系統組成。地源熱幫浦機組與常用的水冷式冷水機組的工作原理基本相同,僅水源部分的溫度有所差別。此外,地源熱幫浦冷熱工況的轉換,一般是通過機組以外管道閥門的切換來實現的。

地埋管換熱器是地源熱幫浦的重要組成部分。垂直地埋管方式,是在垂直鑽孔內埋置u型換熱管道,然後由水平管將u型管並聯成系統,水從管道內流過並與土壤換熱。垂直地埋管方式的主要特點是執行比較穩定和可靠。

還有一種是水平地埋管方式。

二、地源熱幫浦系統工作原理

地源,熱幫浦技術是利用淺層常溫土壤或地下水的能量作為能源的新型熱幫浦技術。該技術可以同時供暖和製冷,並且能夠提供生活熱水。利用水與地能(地下水、土壤或地表水) 進行冷熱交換來作為水源熱幫浦的冷熱源,冬季把地能中的熱量「取」出來,供給室內採暖,此時地能為「熱源」;夏季把室內熱量取出來,釋放到地下水、土壤或地表水中,此時地能為「冷源」。

地源熱幫浦系統冬季代替鍋爐從土壤中取出熱量,以30~40℃左右的熱風向建築物供暖,夏季代替普通空調向土壤排熱,以10~17℃左右的冷風形式給建築物製冷。地源熱幫浦技術節能效果顯著,消耗1 kw的能量,使用者可以得到4 kw以上的熱量或冷量。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣,是一種的理想的「綠色技術」。

從能源角度來說,它是一種用之不盡的可再生能源。

地源熱幫浦在國內也被稱為地熱幫浦。根據利用地熱源的種類和方式不同可以分為以下3類:土壤源熱幫浦或稱土壤耦合熱幫浦(gchp)、地下水熱幫浦(gwhp)、地表水熱幫浦(swhp)。

(一)土壤源熱幫浦

土壤源熱幫浦以大地作為熱源和熱匯,熱幫浦的換熱器埋於地下,與大地進行冷熱交換。土壤源熱幫浦系統主機通常採用水—水熱幫浦機組或水—氣熱幫浦機組。根據地下熱交換器的布置形式,主要分為垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管3類。

垂直埋管換熱器通常採用的是u型方式,按其埋管深度可分為淺層(< 30 m),中層和深層(>100 m)3種。埋管深,地下岩土溫度比較穩定,鑽孔占地面積較少,但相應會帶來鑽孔、鑽孔裝置的經費和高承壓埋管的造價提高。總的來說,垂直埋管換熱器熱幫浦系統優勢在於:

(1)占地面積小;

(2)土壤的溫度和熱特性變化小;

(3)需要的管材最少,幫浦耗能低;

(4)能效比很高。而劣勢主要在於:由於相應的施工裝置和施工人員的缺乏,造價偏高。

水平埋管換熱器有單管和多管2種形式。其中單管水平換熱器占地面積最大,雖然多管水平埋管換熱器占地面積有所減少,但管長應相應增加來補償相鄰管間的熱干擾。水平埋管換熱器熱幫浦系統由於施工裝置廣泛使用而且施工人員易找,又加上許多家庭有足夠大的施工場地,因此造價就可以減下來。

除需要較大場地外,水平埋管換熱器系統的劣勢還在於:執行效能上不穩定(由於淺層大地的溫度和熱特性隨著季節、降雨以及埋深而變化);幫浦耗能較高;系統效率降低。

蛇行埋管換熱器比較適用於場地有限又較經濟的情況下。雖然挖掘量只有單管水平埋管換熱器20%~30%,但是用管量會明顯增加。這種方式優缺點類似於水平埋管換熱器,所以有的文獻將其歸入水平埋管換熱器。

(二)地下水熱幫浦系統

在土壤源熱幫浦得到發展以前,歐美國家最常用的地源熱幫浦系統是地下水熱幫浦系統。目前在民用中已經很少使用,主要應用在商業建築中。最常用的系統形式是採用水—水式板式換熱器,一側走地下水,一側走熱幫浦機組冷卻水。

早期的地下水系統採用的是單井系統,即將地下水經過板式換熱器後直接排放。這樣做,一則浪費地下水資源,二則容易造成地層塌陷,引起地質災害。於是產生了雙井系統,乙個井抽水,乙個井回灌。

地下水熱幫浦系統的優勢是造價要比土壤源熱幫浦系統低,另外水井很緊湊,不佔什麼場地,技術也相對比較成熟,水井承包商也容易找。其劣勢就在於:

(1)有些地方法規禁止抽取或回灌地下水;

(2)可供的地下水有限;

(3)如水質不好或打井不合格要注意水處理;

(4)如幫浦選擇過大、控制不良或水井與建築偏遠,幫浦耗能就會過大。

(三)地表水熱幫浦系統

地表水熱幫浦系統主要有開路和閉路系統。在寒冷地區,開路系統並不適用,只能採用閉路系統。總的來說,地表水熱幫浦系統具有相對造價低廉、幫浦耗能低、維修率低以及執行費用少等優點。

但是,在公共用的河中,管道或水中的其他設

備容易受到損害。另外,如果湖泊過小或過淺,湖泊的溫度會隨著室外氣候發生較大的變化,這就會產生效率降低、製冷或供熱能力降低的後果。

四、地源熱幫浦的優點

由於地源熱幫浦系統採取了特殊的換熱方式,使它具有普通**空調和鍋爐不可比擬的優點:

(一)高效節能

與鍋爐(電、燃料)供熱系統相比,土—氣型地源熱幫浦系統的轉換效率最高可達4.7,而鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70%~90%的燃料內能轉換為熱量供使用者使用,因此它要比電鍋爐加熱節省2/3以上的電能,比燃料鍋爐節省1/2以上的能量,執行費用為各種採暖裝置的30%~70%。由於土壤的溫度全年穩定在10~20℃之間,其製冷、制熱係數可達3.

5~4.7,與傳統的空氣源熱幫浦(家用窗式和分體式空調、**式風冷熱幫浦)相比,要高出40%以上,其執行費用僅為普通**空調的50%~60%。夏季高溫差的散熱和冬季低溫差的取熱,使得土—氣型地源熱幫浦系統換熱效率很高。

因此在產生同樣熱量或冷量時,只需小功率的壓縮機就可實現,從而達到節能的目的,其耗電量僅為普通**空調與鍋爐系統的40%~60%。

(二)綠色保護

土—氣型地源熱幫浦系統在冬季供暖時,不需要鍋爐,無廢氣、廢渣、廢水的排放,可大幅度地降低溫室氣體的排放,能夠保護環境,是一種理想的綠色技術。

(三)分戶計費

實現機組獨立計費,分戶計表,方便業主對整個系統的管理。

(四) 使用壽命長

家用空調設計壽命 8年,燃氣鍋爐為 10年;土—氣型地源熱幫浦機組為 15年,水迴圈和風管系統 25年以上,地耦管路系統為 70年,它比所有各種空調系統和採暖裝置的壽命都要長。

(五)控制裝置簡單

土—氣型地源熱幫浦系統採用將地源熱幫浦機組分散安裝於各處所(居室、會所、辦公室等)的方式,**控制僅需選擇水路控制,除去了一般**空調集中控制所有參量的複雜環節,從而降低控制成本。在各分散安裝單元(居室、會所、辦公室)可根據使用者要求設不同的體積很小的終端控制器,實現從最簡單(起停、供暖、製冷3檔)到複雜的可程式設計智慧型控制方式。

(六)系統可靠性強

每台機組可獨立供冷或供熱,個別機組故障不影響整個系統的執行。機組的執行工況穩定,幾乎不受環境溫度變化的影響,即使在寒冷的冬季制熱量也不會衰減,更無結霜除霜之慮。

(七)同時供暖製冷

土—氣型地源熱幫浦系統可做到同時有的房間或區域製冷,有的房間或區域供暖,這對大型商業建築尤其重要。採用傳統**空調系統只有使用造價極其昂貴的四管空調系統才能做到,而土—氣型地源熱幫浦不需增加任何裝置便可做到。

(八)維護費用低廉

土—氣型地源熱幫浦系統不帶有室外安裝的裝置,不設冷卻塔、屋頂風機,沒有室外裝置安裝維護費用。壓縮機工作穩定,不會出現傳統裝置中製冷劑壓力過高或過低的現象。其維護費用大大低於**空調。

(九)遠端**控制智慧型化

由計科公司開發出的遠端控制智慧型化軟體可以利用**計算機控制整個系統,能夠隨**變化而自動調整地熱幫浦製冷或供暖,實現節能最大化,執行費用最小化。還可設定顯示和列印裝置,可儲存、分析各種採暖、製冷、維修等經濟及技術資料,促進系統執行最優化。

(十)應用靈活安全可靠

靈活性強,可用於新建工程、擴建和改建工程,可逐步分期施工,熱幫浦機組可靈活地安置在任何地方,節約空間。無儲煤、儲油罐等衛生及安全隱患。

(十一)送回風分割槽新風獨立

土—氣型地源熱幫浦系統,採用送回風分割槽、新風獨立系統,每個工作單元都有相對獨立的送風途徑,新風從室外採集,可有效降低室內致病菌群的含量,保證空氣質素,大大降低交叉感染的機會。

地源熱幫浦工作原理 secret

地源熱幫浦工作原理 地源熱幫浦工作原理 地源熱幫浦則是利用水源熱幫浦的一種形式,它是利用水與地能 地下水 土壤或地表水 進行冷熱交換來作為水源熱幫浦的冷熱源,冬季把地能中的熱量 取 出來,供給室內採暖,此時地能為 熱源 夏季把室內熱量取出來,釋放到地下水 土壤或地表水中,此時地能為 冷源 地源熱幫浦...

地源熱幫浦系統說明 secret

地源熱幫浦系統說明 地源熱幫浦應用方式 地源熱幫浦的應用方式從應用的建築物物件可分為家用和商用兩大類,從輸送冷熱量方式可分為集中系統 分散系統和混合系統。一家用系統 使用者使用自己的熱幫浦 地源和水路或風管輸送系統進行冷熱 多用於小型住宅,別墅等戶式空調。二集中系統 熱幫浦布置在機房內,冷熱量集中通...

地源熱幫浦系統設計基礎

1 總平面布置和地表情況,包括 專案範圍的大小和形狀。專案周圍現存和規劃建築。道路,綠地,人工景觀和附屬設施的情況。現有的水井,廢水,中水情況。2 地質,水文和地表水的調查報告,包括 地表水應用調查報告。地下水系統實驗井的調查報告。實驗井是為了解決地下水資源的具體情況和地質情況而設定的。地下水質條件...