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地源熱泵系統介紹
來源:    發布時間:2013-4-1 16:21:55   瀏覽

 地源熱泵技術是利用地下的土壤、地表水或地下水溫,通過消耗少量的電能,在冬天把低位熱源中的熱量轉移到需要供熱或加溫的地方,在夏天可以將室內的余熱轉移到低位熱源中,達到降溫或制冷的目的。地源熱泵系統是利用淺層地能進行供熱制冷的新型能源利用技術,其系統特點具有:高效節能、清潔健康、安全可靠、無污染等優勢成為目前國際采暖和制冷市場上最為流行的一種新趨勢。

 
地源熱泵系統需要統籌規劃、因地制宜、循環漸進,結合工程用能特點和水文地質條件相結合,合理的推進地源熱泵系統技術,才能有利于優化能源結構促進能源互補,提高能源利用效率。
 
1997年,我國政府與美國簽署了《中美地熱利用的合作協議書》,開始合作建立地源熱泵示范工程項目。
2003年底,據《供熱制冷》雜志的不完全統計,由于地源熱泵系統在全國市場迅速普及,各個省市都有了地源熱泵系統的應用項目,地源熱泵設備提供企業近百家。國家相關機構開始著手建立推廣機制和產業規范。
2005年,建設部正式將地源熱泵技術列為建筑業十項新技術,并且制定頒布了相關設計規范推動地源熱泵技術的普及和發展。
2005年11月30日,建設部發布國家標準《地源熱泵系統工程技術規范》
2006年,國家財政部和建設部合作,提供財政補貼,在全國范圍內挑選地源熱泵示范城市和項目。
2006年9月,中央電視臺在新聞聯播中對沈陽、成都的地源熱泵城市應用做了報道,國家權威媒體開始關注。
2007年,地源熱泵示范城市項目開始啟動。
 
 
◆系統介紹及其優點
 
 • 組成
地源熱泵空調機組是一種水冷式的供冷/供熱機組。機組由封閉式壓縮機、同軸套管式水/制冷劑熱交換器、熱力膨脹閥(或毛細膨脹管)、四通換向閥、空氣側盤管、風機、空氣過濾器、安全控制等所組成。機組本身帶有一套可逆的制冷/制熱裝置,是一種可直接用于供冷/供熱的熱泵空調機組。
 
 • 原理
地源熱泵系統是一種由雙管路水系統連接起建筑物中的所有地源熱泵機組而構成的封閉環路的中央空調系統。 
在冬季,地源熱泵系統通過埋在地下的封閉管道(稱為環路)從大地收集自然界的熱量,而后由環路中的循環水把熱量帶到室內。再由裝在室內的地源熱泵系統驅動的壓縮機和熱交換器把大地的能量集中,并以較高的溫度釋放到室內。 
在夏季,此運行程序則相反,地源熱泵系統將從室內抽出的多余熱量排入環路而為大地所吸收,使房屋得到供冷。尤如電冰箱那樣,從冰箱內部抽出熱量并將它排出箱外使箱內保持低溫。
 
 • 系統
系統是由下列部分所組成:模塊式地源熱泵機組、循環水泵、水管環路、水系統控制箱和室內溫控器等。 
 
 
地源熱泵機組采用標準構件,需要時各部件的修配和更換很方便。因為設計簡單,并不需要高技術的操作工程人員的服務。唯一需要經常保養的是空氣過濾網和凝結水盤的清潔。
系統設計簡單,靈活、安裝快速。機組己在工廠組裝好并自帶溫度控制裝置,現場工作只是少量低壓風管、電氣連接裝置和不需要保溫的水管的連接。管道可采用鋼管、銅管或塑料管。維修方便快捷,機組結構堅固,壽命長久。熱泵機組的功率系數(COP)可達到4以上,即1千瓦電輸入,有4千瓦多冷量輸出的高效率。
 
 • 優勢
1)地源熱泵系統能充分利用蘊藏于土壤和湖泊中的巨大能量,循環再生,實現對建筑物的供暖和制冷。因而運行費用較低。
2)地源熱泵比風冷熱泵節能25%,比電采暖節能70%。比燃氣爐效率提高48%。所需制冷劑比一般熱泵空調減少50%。
3)地源熱泵系統運動部件要比常規系統少,因而減少維護,系統安裝在室內,不暴露在風雨中,也可免遭損壞,更加可靠,延長壽命。
4)地源熱泵系統在運行中無需燃燒,因此不會產生有毒氣體,也不會發生爆炸。
5)由于地源熱泵系統的供冷、供熱更為平穩,降低了停、開機的頻率和空氣過熱和過冷的峰值。這種系統更容易適合供冷、供熱負荷的分區。
6)地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管,壽命可達50年。
7)一年四季任何時間都可以隨時提供空調,可以隨意設定室內溫度,達到五星級要求。
8)設計簡單靈活,安裝快速。
 
 • 系統特點
高效節能、清潔健康、安全可靠、節省空間、便于管理、綠色環保、無污染、 低運行費用等優勢成為目前國際采暖和制冷市場上最為流行的一種新趨勢。
 
 
◆系統設計
 
 • 地源熱泵系統工作原理與特點 
利用地球所儲藏的太陽能資源作為冷熱源,進行能量轉換的供暖制冷空調系統。它利用地下常溫土壤或地下水溫度相對穩定的特性。地埋管換熱器有立埋管系統、橫埋管系統,螺旋埋管系統及水池浸埋管四種埋管形式。
 
 
 
冬季:當機組在制熱模式時,就從土壤/水中吸收熱量,通過壓縮機和熱交換器把大地的熱量集中,并以較高的溫度釋放到室內。
 
 
夏季:當機組在制冷模式時,就從土壤/水中提取冷量,通過壓縮機和熱交換器把大地的熱量集中,并入室內,同時將室內的熱量排放到土壤/水中,達到空調的目的。 
 
 • 地源熱泵系統室內風系統設計 
根據格局特點考慮到對噪音和吊頂等方面的要求,同時保證系統的能效比高的特殊要求,本方案選用水-水熱泵主機系統以保證空調機組的集中管理。室內采用風機盤管。根據房間大小配置相應的風機盤管。地源熱泵機組安裝在空調機房,通過水管給室內風機盤管提供熱源。 
 
 • 地源熱泵系統室內水系統設計 
水系統設計為兩管制異程循環管,冷熱水供回水溫度為7/12°C和45/40°C。每個風機盤管供水管上都裝有過濾器,部分回水管上裝有電動二通閥。立管最高點裝有自動排氣閥。分、集水器分別裝有溫度表和壓力表。分集水器、水泵、閉式膨脹罐等均安裝在機房內。 
 
 • 地源熱泵中央空調地下埋管式換熱器系統設計 
地下埋管式換熱器是地源熱泵系統設計的重點。上海地區近幾年最熱月平均氣溫已達到30°C,最冷月平均溫度氣溫為4°C左右。最冷月與最熱月平均相對濕度分別為75%、83%。高于35°C的酷熱天氣長達半個月至一個月,日平均溫度低于5°C天數長達兩個月以上。因此每年傳給土壤的冷熱量基本相同,能充分發揮土壤蓄能的作用,適合于地源熱泵系統。
 
地源熱泵的地下換熱器所處的位置是在地殼中的淺層地表土壤中。土壤的類型、熱性能、熱傳導、密度、濕度等對地源熱泵系統的性能影響較大。根據該項目提供的地質勘測報告,提供該地區的土壤特性、地質結構等特點,計算土壤性質分析單位管長的換熱器能力。
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