地源热泵原理及机组特点

2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”水/地源热泵系统原理及特点2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”热泵定义：利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置分类（按热源）空气源热泵airsourceheatpump水源热泵watersourceheatpump土壤源热泵ground-coupledheatpump地下水源热泵groundwatersourceheatpump地源热泵groundsourceheatpump热泵2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”水/地源热泵：是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调装置。2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”起源于1912年环保要求有形能源枯竭和价格上升能源利用率低采用水电、核电产生背景2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”水/地源热泵的发展早在1912年瑞士人H.Zoe11y就提出了土壤源热泵应用的思想，但大规模应用直到二战结束后，才在欧美兴起。地下埋管换热器的研究真正开始于1946年。20世纪50年代初，英国的Sumner和vonCube安装了用于住宅供暖的地源热泵。1973年“能源危机”以后，地源热泵的研究安装在欧美等国大量出现。进入20世纪90年代，地源热泵的应用和发展进入了一个新发展阶段。目前，地源热泵在欧美的热泵装置的市场占有份额大约是5％。1993年成立了国际地源热泵协会（IGSHPA）。2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”国际能源大会WEC、国际能源署IEA、国际制冷学会IIR等国际组织及从事热泵的研究者都普遍认为地源热泵是：•在目前和将来最有前途的节能装置和系统•国际空调和制冷行业前沿课题之一•地热利用的重要形式1998年美国暖通空调工程师学会ASHRAE技术奖就授予地热源热泵系统。2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”地源热泵被称为：“21世纪的一项以节能和环保为特征的最具有发展前途的绿色空调技术”2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”节流装置冷凝器蒸发器压缩机供热侧需热侧热泵原理热泵工作原理地源热泵是地热利用的一种形式,是将低位热能用热泵提升为高位热能加以利用。热泵机组是制冷机的逆循环2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”1地源热泵机组的组成热泵与制冷的原理和系统设备组成及功能是一样的，对蒸气压缩式热泵（制冷）系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀组成：压缩机：起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用，是热泵（制冷）系统的心脏；蒸发器：是输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的；水/地源热泵组成2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”产品图片2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”地源热泵的分类地源按照室外换热方式不同可分为三类：1.地表水系统2.土壤埋盘管系统3.地下水系统2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”1地表水系统地表水地源热泵系统，由潜在水面以下的多重并联的塑料管组成的地下水热交换器取代了土壤热交换器，与土壤热交换器地源热泵一样，它们被连接到建筑物中。一般情况下，只要地表水冬季不结冰，均可作为低温热源使用。我国有丰富的地表水资源，用其作为热泵的低温热源，可获得较好的经济效益。地表水相对于室外空气是温度较高的热源，且不存在结霜问题，冬季温度也比较稳定。利用地表水作为热泵的低温热源，要附设取水和水处理设施，如清除浮游生物和垃圾，防止泥沙等进入系统，影响换热设备的传热效率或堵塞系统，而且应考虑设备和管路系统的腐蚀问题。2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”2土壤热交换器系统土壤是热泵良好的低温热源。通过水的流动和太阳辐射热的作用，土壤的表层贮存了大量的热能。土壤的温度变化不大，并有一定的蓄热作用。热泵可以从土壤表层吸收热量，土壤的持续吸热率(能量密度)为20-40w／m2，一般在25w／m2左右。土壤的主要优点是：(1)温度稳定，全年波动较小，冬季土壤温度比空气高，因此热泵的制热系数较高；(2)土壤的传热盘管埋于地下，热泵运行中不需要通过风机或水泵采热，无噪声，换热器也不需要除霜；(3)土壤有蓄能作用。2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”3地下水系统2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”地下水源热泵地下水源热泵地下水系统地表水系统地源热泵分类土壤埋盘管系统2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”取水井回灌井•提取地下的低品位热•利用电能聚变为高品位热能•节约能量，环保无污染不使用冷水塔，不消耗冷却水，节省占地面积水源热泵系统原理（夏季）2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”水源热泵系统原理（冬季）寒冷温暖取水井回灌井不燃烧，无污染，不排放2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”回填粘土含水层滤水层回填粘土沉砂层回扬送至机房回灌用2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”WELLDISCHARGEOverpressurevalveP2P3电子水处理器过滤器旋流除沙器地下水的处理1、采用物理方法的处理地下水，不改变回灌水质，防止对地下水的破坏；2、对于腐蚀性较强的地下水，建议采用间接利用的方式。2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”目的——热能再生反复利用，保护水资源及稳定地质结构。条件——取决于含水层的渗透性水质标准（建议达到下表）回灌类型——无压（回流）、负压（真空）、加压（正压）Mg/lMg/lMg/lMg/lMg/l＜0.5＜70.02＜0.01＜2505.0~9指数＜3菌数＞300＜100＜20无嗅无味铁溶解氯挥发物氰化物氯化物PH值大肠杆菌个/l细菌总数个/l浑浊度Mg/l嗅与味化学性质指标细菌类指标物理性质指标地下水的回灌2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”地源热泵按地埋管方式分类水平埋管垂直埋管水平螺旋型埋管2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”地源热泵系统原理（夏季）热冷替代冷却塔热热热冷夏天基本原理地下土壤全年15℃以水为媒介向土壤散热室内26℃热泵机组接室内空调末端从土壤中提取冷量室外34℃30℃25℃12℃7℃2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”地源热泵系统原理（冬季）冷温暖冷冬天基本原理地下土壤全年15℃室内空气18℃热泵机组接室内空调末端从土壤中提取热量室外0℃替代锅炉温暖40℃45℃5℃10℃2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”地源热泵系统原理图2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”垂直土壤换热器1.深度,一般为100m～150m；2.占地面积,由孔数和孔距决定；3.孔的直径,一般为150mm～180mm；4.孔的距离一般为4m～8m；5.孔内的管束:单U,双U；6.U形管的材质,一般为PE-100管2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”地源热泵系统特点节能高效：一机三用，充分利用可再生能源，用一份电可制造五份以上的冷热量，与传统中央空调相比可节约50%的能源。绿色环保：地下能源为再生能源，没有热污染、噪音、视觉污染、没有有害气体排放。稳定可靠：不受外界高温或严寒影响，运行稳定，系统简捷，控制简单使用寿命长。2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”地源热泵系统特点节水省地：以土壤为载体，向其放出热或吸收热量，不消耗水资源，省去锅炉房及储油房等配套设施，机房面积小。灵活安全：可同时实现供热、制冷不同功能要求，可设计成满足提供卫生热水的功能要求、机组可灵活安置在任何地方，无锅炉、储油罐等卫生及安全隐患。维护简单：操作简单，易于管理，故障率少。维护工作方便简单，维护费用低。2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”地源热泵系统应用2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”地源热泵的应用方式从应用的建筑物对象可分为家用和商用两大类，从输送冷热量方式可分为集中系统、分散系统和混合系统。1家用系统用户使用自己的热泵、地源和水路或风管输送系统进行冷热供应，多用于小型住宅，别墅等户式空调。地源热泵应用方式2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”2集中系统热泵布置在机房内，冷热量集中通过风道或水路分配系统送到各房间。2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”3分散系统用户单独使用自己的热泵机组调节空气。一般用于办公楼、学校、商用建筑等，此系统可将用户使用的冷热量完全反应在用电上，便于计量，适用于目前的独立热计量要求。4混合系统：将地源和冷却塔或加热锅炉联合使用作为冷热源的系统，混合系统与分散系统非常类似，只是冷热源系统增加了冷却塔或锅炉。南方地区，冷负荷大，热负荷低，夏季适合联合使用地源和冷却塔，冬季只使用地源。北方地区，热负荷大，冷负荷低，冬季适合联合使用地源和锅炉，夏季只使用地源。这样可减少地源的容量和尺寸，节省投资。分散系统或混合系统实质上是一种水环路热泵空调系统形式。2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”5水环路热泵空调系统水环路热泵(Water-LoopHeatPump，简称WLHP)空调系统，它由许多台水源热泵空调机(WSHP)组成。这些机组由一个闭式的循环水管路连在一起，该水管路既作空调工况下的冷源，又作供暖工况下热泵热源。水环路的冷热源可以是地源，或锅炉、冷却塔联合方式。夏季运行：全部或大多数机组为供冷，热量水环路排至室外的冷源，如地源或冷却塔。2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”地源热泵设计施工的几个关键2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”地源热泵地下换热器形式与埋管土壤热交换器是地源泵机组设计的关键。地源热土壤换热器有多种形式,如水平埋管、竖直埋管等。这两种埋管型式各有自身的特点和应用环境。在中国采用竖直埋管更显示出其优越性:节约用地面积,换热性能好,可安装在建筑物基础、道路、绿地、广场、操场等下面而不影响上部的使用功能,甚至可在建筑物桩基中设置埋管,见缝插针充分利用可利用的土地面积。2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：220564355“热泵行业交流群”1竖直埋管材料和深度埋管材料最好采用塑料管,因与金属管相比,塑料管具有耐腐蚀、易加工、传热性能可满足换热要求、价格便宜等优点。可供选用的管材有高密度聚乙烯管(PE管),铝塑管等。竖直埋管的管径也可有不同选择,如DN20、DN25、DN32、DN50等。竖直埋管可须根据当地地质条件而定,可以从20m-200m。确定深度应综合考虑占地面积、钻孔设备、钻孔成本和工程规模。如果地表土壤层很厚,钻孔费用相对便宜,宜采用较深的竖直埋管,反之,采用浅埋。埋管间距一般以5-6m及以上,要综合考虑当地的地质及土壤的传热情况。2014年2月吴昊欢迎同行加入QQ群：2205