地源熱泵技術(shù)與經(jīng)濟性分析課件

1、地源熱泵技術(shù)及經(jīng)濟性分析 1第1頁，共25頁。一、地源熱泵系統(tǒng)簡介二、地源熱泵系統(tǒng)三、地源熱泵經(jīng)濟性分析四、地源熱泵系統(tǒng)施工第2頁，共25頁。地源熱泵系統(tǒng)定義1.國家標準：地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范GB50366-2005（2009版）2.0.1條，對地源熱泵系統(tǒng)（ground-source heat pump system)的定義是： 以巖土體、地下水或地表水為低溫熱源，由水源熱泵機組、地熱能交換系 統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。 2.美國暖通空調(diào)工程師協(xié)會組織ASHRAE定義： 地源熱泵是一種使用土壤、地下水、地表水作為熱源和熱匯的熱泵系統(tǒng)。分為三大類： 1) 土壤源耦合式熱泵系統(tǒng)，也

2、可稱也可稱閉環(huán)地源熱泵。 2）地下水熱泵系統(tǒng)。 3）地表水熱泵系統(tǒng)。 第3頁，共25頁。地源熱泵系統(tǒng)基本原理 熱泵的作用是從低位熱源中吸取能量，并把它傳遞給高位熱源。在這個過程中雖然消耗了一定的高品位能源，但是向高位熱源供給的卻是從低位熱源中提取出的能量與高品位能源之合。因此，熱泵是一種節(jié)能裝置。其工作原理和制冷機相同，都是按照熱機逆循環(huán)工作的，不同的是工作溫度范圍不同。第4頁，共25頁。地源熱泵運行基本原理鉆井空氣室外壓縮機冷凝器/蒸發(fā)器墻體風機膨脹閥埋地換熱器冷凝器/蒸發(fā)器室內(nèi)可逆閥土 壤液體循環(huán)泵第5頁，共25頁。地源熱泵的幾種形式第6頁，共25頁。地源熱泵與普通空調(diào)比較第7頁，共25頁

3、。地源熱泵系統(tǒng)圖壓縮機U型埋管膨脹閥空調(diào)末端水泵水泵蒸發(fā)器回熱器冷凝器第8頁，共25頁。地源熱泵的特點可再生能源利用技術(shù)經(jīng)濟有效的節(jié)能技術(shù) 環(huán)境效益顯著 一機多用，應(yīng)用范圍廣系統(tǒng)維護費用低，運行可靠運行穩(wěn)定，使用舒適 第9頁，共25頁。地源熱泵的特點地表土壤和水體，收集了47%的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多。地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散相對的均衡。對太陽能二次利用，符合可持續(xù)性發(fā)展趨勢 不受地域、資源等限制 1.可再生能源利用技術(shù)第10頁，共25頁。地源熱泵的特點全年土壤溫度（5m以下）相對穩(wěn)定，夏季土壤中的溫度低于對應(yīng)氣候條件下空氣溫度，冬季土壤溫度高于空氣溫度

4、 理論上講，降低冷凝溫度和提高蒸發(fā)溫度都可提高循環(huán)效率，達到節(jié)能的效果 土壤對地面空氣溫度波動有衰減和延遲，在耗電量相同的條件下，分別提高夏季供冷量或冬季的供熱量 2.經(jīng)濟有效的節(jié)能技術(shù)第11頁，共25頁。地源熱泵的特點污染物排放與空氣源熱泵相比減少40%以上，與電供暖相比減少70%。沒有燃燒、排煙，也沒有廢棄物，且不用遠距離輸送熱量，是真正的環(huán)保型空調(diào)，沒有風扇的能耗和噪聲。 夏季不會向建筑周圍空氣放熱，冬季不會從建筑物周圍空氣吸熱。機組的埋地換熱器可以布置在花園、草坪及建筑物周圍地下，不占建筑面積。 3.環(huán)境效益顯著第12頁，共25頁。土壤源熱泵的特點可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水 一套系統(tǒng)

5、可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng) 可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑 更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。4.一機多用，應(yīng)用范圍廣第13頁，共25頁。土壤源熱泵的特點地源熱泵非常耐用，機械運動部件非常少 所有的部件埋在地下或是安裝在室內(nèi)，從而避免了室外的惡劣氣候地下部分可保證50年 維護少，節(jié)省維護費用 5.系統(tǒng)維護費用低，運行可靠第14頁，共25頁。地源熱泵的特點機組的運行工況穩(wěn)定，幾乎不受環(huán)境溫度變化的影響。寒冷的冬季制熱量也不會衰減，更無結(jié)霜除霜之慮。在耗電量相同的條件下，能提高夏季供冷量或冬季或供熱量。 系統(tǒng)末端亦可作多種選擇，空調(diào)效果穩(wěn)定舒適 。6.運行穩(wěn)定，使用舒適第15頁，

6、共25頁。地源熱泵的適用性適用于： 別墅和容積率不太高的公共建筑和辦公樓等 附近有足夠打孔或埋管的區(qū)域，和適宜打孔 或埋管的地質(zhì)條件不太適用于： 建筑密度很大的地方 地質(zhì)條件比較惡劣的地區(qū)（如：地下巖層比較厚和硬） 第16頁，共25頁。冷卻塔輔助冷卻復(fù)合地源熱泵在冷負荷大于熱負荷時，若以夏季冷負荷設(shè)計埋管會大大增加初投資，冬季又浪費能源，因此可以采用冷卻塔輔助冷卻，減少埋管尺寸，降低安裝費用。這種形式的系統(tǒng)已成功運用在了多個商用建筑中。 冷卻塔補償系統(tǒng)第17頁，共25頁。太陽能輔助加熱復(fù)合地源熱泵在北方，熱負荷大于冷負荷，采用太陽能板輔助加熱，可以減少土源熱泵的尺寸，提高熱泵效率。夏季還可以提

7、供生活用熱水。第18頁，共25頁。地源熱泵空調(diào)的經(jīng)濟性分析1.投資成本分析包括：鉆井、埋管、地源熱泵機組和末端空調(diào)系統(tǒng)。Cane等（1996）的調(diào)查，在整個系統(tǒng)總投資中，地源部分（包括鉆井、回填、埋管）的材料、安裝與施工等費用約占20%-60%，平均占30% 2.運行能耗分析 ：Mancini等（1996）通過對加拿大和美國的12個地源熱泵系統(tǒng)的調(diào)查表明，地源熱泵的年能耗指標遠低于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)冷熱源平均年能耗指標。一個經(jīng)過精心設(shè)計、安裝和運行維護管理的地源熱泵系統(tǒng)，在滿足同樣舒適性標準的前提下，其年運行能耗可僅為常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的50%。第19頁，共25頁。運行費用1. 和水源熱泵相比增加5-20%2. 和風冷熱泵相比減少20-40%3. 夏季提供免費的衛(wèi)生熱水土壤源熱泵空調(diào)的經(jīng)濟性分析第20頁，共25頁。土壤源熱泵空調(diào)的經(jīng)濟性分析3.維護和維修費用 ：不同的建筑物形式，其地源熱泵的維護維修費用也不同： 在所調(diào)查