地源热泵
系统介绍
适用范围
经济分析
安装过程
 

+ 展开地源热泵系统

又称地埋管地源热泵系统,它以土壤中储存的地热能作为中央空调系统的冷热源,分为水平埋管和垂直埋管两种形式,其中垂直埋管地 源热泵是目前国内地源热泵行业主推的一种系统形式。
该系统不需要市政管网的支持,可以分区域、分功能独立安装、设置,而能够达到市政管网远远达不到的采暖、空调效果,
具有如下特点:
属可再生能源利用技术
土壤源地源热泵是利用浅层土壤作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。冬季,循环液从地下收集热量并通过耦合热泵式中央空 调系统送入建筑物。而夏季,系统则反过来吸收从建筑物里排出热量,而使得其冷却,并且将排出的热量通过耦合热泵式中央空调系统储 存到地下。这个过程在夏天可以制造免费的热水。
地球表面土壤是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳能量,比人类每年利用能量的500倍还多。土壤源热泵技术利用储存于地
表浅层近乎无限的可再生能源,夏季为人们提供供暖空调,当之无愧的成为可再生能源一种形式。
属经济有效的节能技术
浅层土壤的温度一年四季相对稳定,一般为10~25℃,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷
源。这种温度特性使得土壤源热泵的制冷、制热系数常年维持在4.5~5.5之间,而没有风冷热泵那样的制冷、制热系数随室外温度的降低
(冬季)或升高(夏季)衰减的现象。
与锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的燃料内能为热量,供用户使
与传统的空气源热泵相比,空气源热泵的制冷、制热系数通常为2.2~3.0,且随着室外温度的变化而衰减。土壤源热泵方式的能量利
用效率要比空气源热泵高出40%以上。
另外,地球表面或浅层土壤温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济性。
环境效益显著
土壤源热泵的污染物排放,与空气源热泵相比,相当于减少40%以上,与电供暖相比,相当于减少70%以上,如果结合其它节能措施
节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂,但比常规空调装置减少25%的充灌量;属自含式系统,即该装置能在工厂车间内事先整装密封好,
因此,制冷剂泄漏机率大为减少。
土壤源热泵技术利用地表土壤的过程当中,不会引起任何的地下或地表水污染,因此,土壤源热泵是一种清洁能源方。
土壤源热泵在夏天将室内的多余热量转移到地下土壤中并储存起来,而不是像空气源热泵或者是传统冷却塔那样直接排放到室外空气
中。所以,土壤源热泵能够减少城市热岛效应。

+ 展开地下水地源热泵

又称水源热泵,它是一种介于中央空调和分散空调之间的优化空调能源方式,它具有中央空调合理利用能源,设备能效系数高,运行
成本低和安全、可靠等优点。又具有分散空调调节灵活、方便,便于管理和收费等优点。
其工作原理如下图所示:
采用地下水源热泵时
选择水源的原则应为:水量充足,水温适当,水质良好,供水稳定。 就某项工程来说,应根据当地实际情况,判断是否具备可资利用的地下水源,一项工程所需水量,主要取决于该项工程的冷热负荷和地下水温度。
适用的地下水源条件是,水文地质特征为砂、卵石、砾石地层以及裂隙地带;地下水埋深在70m以内;含水层厚度大于5m,冬季地下水温度不低于10℃。 此外,还要注意水质情况,包括含砂量与浑浊度,以及水的化学性质。含砂量与浑浊度高造成机组和管阀磨损,回灌时会造成含水层堵塞,因此,地下水源含砂量应小于20万分之一,向地下含水层回灌水的浑浊度应小于20毫克/升;总矿化度小于3克/升,希望水中Cl小于100毫克/升,SO4 2-小于200毫克/升,Fe2-小于1毫克/升,H2S小于0.5毫克/升,地下水腐蚀性条件达不到要求时,水源热泵系统应考虑防腐措施。
我国水资源非常缺乏,主管部门对开采地下水有严格管理,并且规定,除非有较大需水用户进行二资利用,否则必须进行回灌。当然,为了保证地下水源热泵空调系统长期正常运行,以补充地下水源,调节水位,维持储量平衡。为了避免在热泵装置中冷却或加热后回灌到地下的水,因短路而又被抽回,回灌井与取水井之间的距离应尽可能远一些,至少应相距15-20m。目前,虽然还没有回灌水质的国家标准,但回灌水质至少应等于原地下水水质,以保证回灌后不会引起区域性地下水水质污染。
因此,应遵守以下条款:
    (1)地下水应在封闭系统中输送;
    (2)热泵空调系统中与地下水接触的部件应采用耐腐蚀材料制造;
    (3)取水管路上和回灌水管路上应装有水表和采集水样用的旋塞阀;
    (4)定期对地下水进行化验,并将化验结果报送有关部门备案;
    (5)如发现地下井水异常,特别是水中出现化学物质或其它无关物质时,应及时与有关部门联系,并采取措施。

+ 展开地表水地源热泵

它是直接利用地表浅层量大面广的低位热能,如江河、湖水、电厂冷却循环水、矿井水及工业余热等为能源的空调系统形式,分为开式和闭式两种方式。
开式地表水换热方式,即直接抽取地表水,将其通过板式换热器与室内水循环进行隔离换热,可以避免对地表水的污染。
闭式地表水换热方式,即将耦合换热器放入河水(或湖水)中,与室内循环水换热系统形成闭式系统。该方案不会影响热泵机组的正常使用;另一方面也保证了河水(湖水)的水质不受到任何影响,而且可以大大降低室外换热系统的施工费用。

+ 展开水环热泵

水环热泵空调系统是指小型的水/空气热泵机组的一种应用方式,即用水环路将小型的水/热泵机组并联在一起,形成一个封
闭环路,构成一套回收建筑物内部余热作为其低位热源的热泵供暖、供冷的空调系统。典型的水环热泵空调系统由三部分组成:
(1)室内的小型水/空气热泵机组;(2)水循环环路;(3)辅助设备(如冷却塔、加热设备、蓄热装置等)。
水环热泵空调系统的基本工作原理是:在水/空气热泵机组制热时,以水循环环路中的水为加热源;机组制冷时,则以水为
排热源。当水环热泵空调系统制热运行的吸热量小于制热运行的放热量时,循环环路中的水温度升高,到一定程度时利用冷却塔放
出热量;反之循环环路中的水温度降低,到一定程度时通过辅助加热设备吸收热量。只有当水/空气热泵机组制热运行的吸热量和
制冷运行的放热量基本相等时,循环环路中的水才能维持在一定温度范围内,此时系统高效运行。
水环热泵空调系统的特点:
水循环环路方面
(1)按水环热泵空调系统在建筑物中的用途,它属于热回收式热泵系统。在室外空气温度较低的情况下,建筑物的周边区
需要额外的热量来维持室内温度的稳定舒适;与此同时,建筑物的内区则因为存在室内热源(如照明、设备、人体等散热),而
需要降低室内的温度。水环热泵空调系统通过同时连通建筑物周边区和内区的水循环环路,可以将内区产生的余热转移到周边区,
在对内区供冷的同时对周边区供热,而不存在或者少量存在常规空调系统在同种情况下的冷热量抵消所造成的能量浪费。因此,该
系统的建筑物热回收效果好,在充分利用余热的同时节约了能源。当建筑物内部同时由供热工况机组和供冷工况机组模式同时运行
时,采用水环热泵空调系统的运行费用最多可降低至50%左右。
(2)与上类似,为了达到同时供冷供暖的效果,相对于常规空调系统必须采用造价昂贵的四管制风机盘管系统而言,水环
热泵空调系统的水循环环路仍然采用两管制。如此,就不会存在或者减少常规的四管制的风机盘管系统对各个条件要求不同的房间
空调时所出现的冷热量抵消,避免了由此造成的能量的无谓消耗,更节省了管道系统的初投资费用。
(3)由于水循环环路中的水温在常温范围内、与其环境温度的温差不大,所以常温水所消耗的能量比常规空调系统小得多。
同时,因为减少了输配过程中的冷热耗散等损失,环路的热损失也比常规空调系统要小得多。总的来说,水环热泵空调系统与常规
空调系统相比,仅管道热损失减少这一项,节能效率约为8%~15%。而且,由于水循环环路管道可不设保温和防潮隔湿,还能减
少保温层及其它的一些材料费用。
小型水/空气热泵机组方面
(1)一般,水环热泵空调系统采用的都是室内的,根据室内负荷的大小分别安装在各个房间内。各房间内的用户就可以根
据室外温度的变化和各自不同的要求,在一年内的任何时间随意进行房间里的供暖或供冷的调节,而不会影响到其它房间的温度。
由于便于调节也不会出现房间过冷、过热等情况,既避免了常规空调系统的能源浪费,又营造了良好的室内环境。
(2)室内的小型水/空气热泵机组也便于分户计量和分户收费。
(3)对于业主来说,如果采用常规空调系统,就必须一次购齐冷水机组及其它设备,往往会造成很大的资金压力,而且冷
水机组一般要在安装一两年后才能发挥效益;而水环热泵空调系统中的小型水/空气热泵机组可以分期投资、分批建设,甚至可以
在用户入住前逐层安装,其投资回报效益高、见效快。这一特点也使水环热泵空调系统在旧楼翻新或系统改造中颇有市场,因为常
规空调系统无法避免损坏原有的结构,且不易找到适合的冷冻机房,一般还需要全楼停业来进行改造工程,造成的经济损失较大。
(4)对于设计方来说,由于采用了室内的小型水/空气热泵机组,也就没有了体积庞大的风管、冷水机组等,所以系统布置
更加紧凑、简洁和灵活,也不用再设置空调机房(或减少机房面积),也为业主增大了使用面积及有效空间。水环热泵空调。对于
施工方来说,由于小型水/空气热泵机组可以在工程里进行组装,所以减少了工地的安装工作量。
辅助设备方面
如果再在水环热泵空调系统中加入蓄热装置等辅助设备,则更能提高系统的经济性。因为蓄热装置可以实现内区制冷机组
向水循环环路中释放的冷凝热与周边区制热机组从水循环环路中吸取的热量在一天或者更长的时间周期内达到平衡,从而降低了
冷却塔和水加热器的年耗能量。
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