地源熱泵系統(tǒng)講義

《地源熱泵系統(tǒng)》

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地源熱泵技術(shù)是一項(xiàng)值得大面積推廣的建筑供能技術(shù)。地源熱泵是一種利用淺層和深層的大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作為冬季熱源和夏季冷源，然后再由熱泵機(jī)組向建筑物供冷供熱的系統(tǒng)，是一種利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空調(diào)系統(tǒng)。抽取地下水水源熱泵，但由于技術(shù)限制，全部回灌不易做到，監(jiān)督實(shí)施也比較困難，而且容易造成地下水污染。在國(guó)外目前大面積推廣使用的是埋管式地源熱泵技術(shù)，是充分利用淺層地?zé)岬淖罴鸭夹g(shù)途徑。目前埋管式地源熱泵在歐美國(guó)家已得到普遍應(yīng)用，已被充分證明是成熟可行的技術(shù)，在我國(guó)，建設(shè)部和一些省市的建筑節(jié)能政策中明確提出要推廣使用地源熱泵。（歐美普遍使用的是在別墅中，在冬天取暖、夏天空調(diào)的地區(qū)）地源熱泵系統(tǒng)簡(jiǎn)介2345

6可再生能源：利用淺層地?zé)崮茏鳛槔錈嵩?，?shí)現(xiàn)冷熱聯(lián)供節(jié)能：性能系數(shù)高，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用30～50％；環(huán)保：取消鍋爐，減少熱污染；一機(jī)多用：一套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三種用途，節(jié)省建筑空間性能穩(wěn)定：溫度波動(dòng)小，不受環(huán)境影響美觀：無室外機(jī)，不影響建筑外觀

地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)7地源熱泵系統(tǒng)限制因素初投資較高（打井、鉆孔、埋管等）需要有一定的空間埋設(shè)埋管系統(tǒng)施工要求較高，需要專業(yè)施工隊(duì)伍和設(shè)備冷熱負(fù)荷平衡的問題8經(jīng)濟(jì)分析初投資比較機(jī)組初投資比冷水機(jī)組增加10%～30%增加打井費(fèi)用無冷卻水塔和冷卻水系統(tǒng)無鍋爐和鍋爐房無入網(wǎng)費(fèi)（天燃?xì)?、城市熱力網(wǎng)）無儲(chǔ)油罐安全費(fèi)運(yùn)行費(fèi)用比較夏季制冷：節(jié)約費(fèi)用＞20%夏季采用熱回收，可免費(fèi)提供生活熱水冬季制熱時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用相當(dāng)于燃?xì)?、燃油鍋爐的50%左右全年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約40％左右9地源熱泵與傳統(tǒng)方式的比較地源熱泵中央空調(diào)＋鍋爐初投資北方：200～250元/m2南方：300～350元/m2北方：150～200元/m2南方：200～250元/m2運(yùn)行費(fèi)用北方：35～40元/m2南方：50～55元/m2北方：60～65元/m2南方：80～85元/m2回收期北方：2～3年南方：3～4年10地源熱泵與其他系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析11上世紀(jì)50年代，天津大學(xué)進(jìn)行了相關(guān)研究上世紀(jì)80年代末，國(guó)內(nèi)各大院校開展相關(guān)研究工作2000年以后，地源熱泵技術(shù)開始推廣，并實(shí)現(xiàn)中小規(guī)模生產(chǎn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要以常溫（55℃以下）地源熱泵機(jī)組為主，中科能、富爾達(dá)、清華同方等推出高溫地源熱泵機(jī)組，出水溫度高達(dá)75℃以上。國(guó)內(nèi)地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用主要以大型工程為主，近幾年開始應(yīng)用一些小型的地源熱泵系統(tǒng)。中國(guó)地源熱泵發(fā)展正在規(guī)范化，2005年出臺(tái)《地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)規(guī)程》、近期要出臺(tái)的《淺層地?zé)崮芸辈樵u(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》。國(guó)內(nèi)應(yīng)用進(jìn)展12地埋管換熱器埋管形式選擇：二種形式:水平埋管換熱管路埋置在水平管溝內(nèi)的地埋管換熱器

單層管最佳深度為0.8～1.Om，雙層管為1.2～1.8m，

垂直埋管換熱管路埋置在垂直鉆孔內(nèi)的地埋管換熱器埋設(shè)深度不同分為淺埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)

考慮的因素:現(xiàn)場(chǎng)可用地表面積、當(dāng)?shù)貛r土類型及鉆孔費(fèi)用。

當(dāng)可利用地表面積較大，淺層巖土體的溫度及熱物性受氣候、雨水、埋設(shè)深度影響較小時(shí)，宜采用水平地埋管換熱器。否則，宜采用垂直地埋管換熱器。盡管水平埋管通常是淺層埋管，可采用人工挖掘，初投資比垂直埋管要少些；但它的換熱性能比垂直埋管差很多，并且往往受可利用土地面積的限制，所以在實(shí)際工程應(yīng)用中，垂直埋管多于水平埋管。地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

13地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

14垂直埋管形式:U形管U形管是在鉆孔的管井內(nèi)安裝，一般管井直徑為100～150mm，井深10～200m，U形管直徑一般在50mm以下，這主要是流量不宜太大所限。由于其施工簡(jiǎn)單，換熱性能較好等原因，目前應(yīng)用最多。套管式外管直徑一般為100～200mm，內(nèi)管直徑為15～25mm套管式外管直徑一般為100～200mm，內(nèi)管直徑為15～25mm

單管式。地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

15地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

16地埋管換熱器環(huán)路形式選擇：串聯(lián)和并聯(lián)

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地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

17U形彎頭：

地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

181、廣東省恩平市良西鎮(zhèn)地表水式系統(tǒng)2、北京市海淀區(qū)地埋管式系統(tǒng)3、北京嘉和麗園地下水式系統(tǒng)工程范例19建筑存總面那積為挽29添50笑m2;室遲外換錦熱系儉統(tǒng)采靠用地丸表水焰式換腳熱方士式；背室內(nèi)因換熱系嗎統(tǒng)為徒地源碼熱泵卡機(jī)組浙換熱號(hào)系統(tǒng)吹。用地薄源熱坑泵系駝統(tǒng)供門暖時(shí)嗓，其塵運(yùn)行淋費(fèi)用悅可比授傳統(tǒng)架中央慨空調(diào)拖系統(tǒng)差降低30鼓%-均70甘%；委地源娃熱泵鑒系統(tǒng)石制冷冬時(shí)，暮其運(yùn)插行費(fèi)逗用可喘比傳未統(tǒng)中愛央空合調(diào)系逃統(tǒng)降低紅40引%-彩50雄%。廣東殺省恩亮平市抵良西跪鎮(zhèn)地體表水航式系樣統(tǒng)20四層投綜合訴樓，經(jīng)總建紹筑面膛積為廈20縮慧70織.8至m2癢?？栈闭{(diào)使晴用面蟻積約為1品60源0m俱2。制冷裹效果希：室芝外3簽8℃怨有太團(tuán)陽照野射時(shí)較，室嘉內(nèi)2爹5℃短以下講；供暖襲效果老：室強(qiáng)外-課15吳℃夜閱間時(shí)局，室擱內(nèi)2妖0℃晚以上擔(dān)；舒適賞性：外送佩風(fēng)均扒勻，德室內(nèi)攪最大券溫差陜±1預(yù)℃，辭氣流納速度殖小于0臺(tái).3養(yǎng)米/紫秒，踏無吹蜘風(fēng)感刃?？浙y氣品蹲值大記大優(yōu)膽于風(fēng)陽機(jī)盤既管系統(tǒng)。北京絹市海尖淀區(qū)奏地埋泡管式惕系統(tǒng)21初投濟(jì)資大徑體與奏傳統(tǒng)臺(tái)中央霉空調(diào)估加鍋朽爐系才統(tǒng)的切投資勺相同罰，但努運(yùn)行狂費(fèi)用棒比傳令統(tǒng)中肚央空堆調(diào)加挖鍋爐楚系統(tǒng)屢低4狡0-爬60置%，尺即使落用地區(qū)源熱歪泵系鼻統(tǒng)供跡暖后箭，其候運(yùn)行欣費(fèi)用糊可比靠傳統(tǒng)舌中央簽空調(diào)次系統(tǒng)賺降低詠30格%-關(guān)70的%；補(bǔ)用地剃源熱約泵系模統(tǒng)制辨冷后粗，其流運(yùn)行味費(fèi)用廚可比賣傳統(tǒng)狡中央通空調(diào)偶系統(tǒng)乓降低俗40欣%-析50算%，量實(shí)現(xiàn)奸了真賤正意節(jié)義上昏的節(jié)必能，述環(huán)保紙，舒翁適。北京動(dòng)市海娃淀區(qū)銅地埋以管式趕系統(tǒng)22建筑鐵類型替：高宗檔公啦寓總建階筑面蠟積：灶88詳，0催00凳平方武米采暖?？照{(diào)盾面積潛：7符0，誰00接0平頸方米北京灑嘉和悟麗園送地下縮慧水式殲系統(tǒng)23長(zhǎng)江號(hào)流域董及其續(xù)周邊砌地區(qū)菠具有柄豐富掛的低孔溫環(huán)光境資粗源，聞夏熱扯冬冷茫，需掃要供覆熱和懼空調(diào)