地源热泵技术的节能应用

《地源热泵技术的节能应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、地源热泉技术的节能应用孙莹天津市天勘建筑设计院300191摘要：地源热泵系统是目前效率最高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统。它利用地下土壤或岩石的相对稳定温度使取暖和空调系统在全年都能维持高效运行关键词：地源热泵；空调系统；节能1.引言建筑能耗主要以供热采暖和空调能耗为主，目前我国单位建筑面积空调、采暖能耗相当于气候条件相近发达国家的2〜3倍，因此建筑节能的重点应放在采暖和空调能耗上。地源热泵系统是随着全球性的能源危机和环境问题的出现而逐渐兴起的一门新技术，其工作原理是，由电能驱动压缩机，使工质（如R22）循环运动反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸热、在冷凝器中

2、液化放热，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热（或制冷）功能。地源热泵通过输入少量的高品位能源（电能），即可实现能量从低温热源向高温热源的转移，它是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型系统。2.地源热泵系统的分类根据热交换器的形式来分，地源热泵系统有三种形式：土壤热交换器地源热泵、地下水地源热泵和地表水地源热泵。2.1土壤热交换器地源热泵土壤热交换器地源热泵伍括一个土壤耦合地热交换器。根据埋管方式的不同，土壤热交换器可分为水平埋管、垂直埋管和螺旋型埋管三类。水平埋管埋深通常在1.2〜3m,常采用单层或多层串、并联水平平铺埋管，特点是施工方

3、便、造价低，但换热效果差，受地面温度波动影响大，热泵运行不稳定，占地面积较大。垂直埋管埋深10〜100m，一般采用U型垂直埋管或套管，特点是占地面积小，土壤温度全年比较稳定，热泵运行稳定，但初投资（钻孔、打井等土建费用）大。螺旋型埋管结合了水平埋管和垂直埋管的优点，占地面积小，安装费用低，但其管道系统结构复杂，管道加工困难，系统运行阻力较大。2.2地下水地源热泵地下水地源热泵系统分为两种，一种是开式系统，另一种是闭式系统。开式地下水地源热泵系统是将地下水抽出直接供应给热泵的室外侧冷凝器，吸热后再冋灌地下，开式系统换热效果好，但热泵设备和管路易受到地下水的水质腐蚀和堵塞，最终

4、影响系统运行，并降低效率。闭式地下水地源热泵对于有些水源矿化度较高，对金属的腐蚀性较强，如直接进入机组会因腐蚀作用减少机组使用寿命。如果通过水处理的办法减少矿化度，费用很大。通常采用加装板式换热器中间换热的方式，把水源水与机组隔离开，使机组彻底避免了水源水可能产生的腐蚀作用2.3地表水地源热泵地表水地源热泵系统由潜在水面以下的串并联塑料管组成的地下水热交换器取代了地下水热交换器。地表水地源热泵与地下水地源热泵相似，也奋开式系统和闭式系统之分；不同的是地下水水温恒定，机组运行稳定可靠，而地表水水温受到环境温度和水深等因素影响而变化，热泵机组运行不稳定，此外，地表水地源热泵的换

5、热器如布置在公共水域，还易遭到破坏。2.4地源热泵系统的选择地源热泵系统的应用形式较多，在决定采用地下水、地表水或土壤前，应首先对现场水文地质情况进行准确详实的调查，其次应对建筑物冷热负荷、现场土地面积、建筑高度和规模、机房面积、当地规划要求等因素进行综合分析评价确定，最后应考虑选择系统的造价。1.地源热泵空调系统的组成地源热泵空调系统主要由三部分组成：即末端空调系统，热泵机组和地源水系统，热泵系统由压缩机、膨胀阀、冷凝器、蒸发器和三通阀组成，通过制冷剂的循环和冬夏阀门的交替启闭，可实现夏季供冷和冬季供热。末端空调系统可采用冷暖两用风机盘管系统或冬季直接供给低温地板采暖。1

6、.地源热泵的节能应用4.1工程概况：本工程为天津津南区某商场中央空调工程，共3栋，总建筑面积约为15000m2,三层高度为14mo根据当地土壤情况，取样试验，该土地土质条件为：PH（25°C）6.8-8.2,导电率（25°C）（US/CM）800以下，氯离子200以下，硫酸根离子200以下，酸消耗量PH4.8100以下，全硬度200以下，钙硬度150以下，氧化硅50以下，满足热泵水质要求，II水量充足，适合打井。在考虑初投资及运行费用节约的前提下，主机采用地源热泵机组，主机的冷却系统采用地下水循环的方式。且本设计利用消防水池为中间缓冲空间，完成制冷机组的冷却水循环，大大提高

7、了地下水的利用率。4.2空调方式：根据当地的气温条件和商场建筑，空调末端采用吊顶式空调机组的形式，空调总冷负荷为2100kw，热负荷为1000KW,根据各建筑的使用率约为85%，最终冷负荷为1800kw、3栋楼共用一个机房，机房的总负荷约为1800KW,打五U井，两供三冋，每U井出水量为150m3/h,回灌井运行15天左右冋扬10-20分钟，保证井与井之间距离为30m。4.3系统形式的选择：一次水系统为开式系统，潜水泵抽取地下水至消防水池，再由消防水池排至冋灌井，避免地下水泵长期运行，节约地下水，节约用电，提高地下