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地源熱泵*空調(diào)之水處理方案

 淄博經(jīng)銷地源熱泵施工費用要聞如果水源的水質(zhì)不適于地源熱泵使用時，可以采取相應(yīng)的技術(shù)措施進行水質(zhì)處理，使其符合機組要求。在水源系統(tǒng)中經(jīng)常使用的水處理技術(shù)有以下幾種：

1.當(dāng)水源水中含啥量較高時，可在水源水管路系統(tǒng)中加裝旋流除砂器降低水中含砂量，避免機組和管閥遭受磨損和堵塞

2.有些水源渾濁度較大，當(dāng)水質(zhì)處理不當(dāng)，回灌時會造成含水層堵塞，回灌水量逐漸降低，影響供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和壽命?？梢园惭b“全程處理器”解決系統(tǒng)中的水質(zhì)問題。

地源空調(diào)系統(tǒng)的社會效益

淄博經(jīng)銷地源熱泵施工費用要聞我國大部分地區(qū)冬冷夏熱，夏天大量地使用風(fēng)冷空調(diào)，造成某些大城市供電緊張，形成電荒，為了確保不會造成斷電等問題出現(xiàn)，有些城市夏天限制用電量。另外，因為部分地區(qū)沒有暖氣供應(yīng)，冬天使用電爐取暖，造成電力供應(yīng)緊張。因此，冬天供暖價格的上調(diào)使供暖的運行費用有所提高，再加上供暖造成的污染嚴(yán)重，讓我們不得不思考采用一些節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品。

地源熱泵機組制冷、供暖所需能量3/4左右來自地下，另外1/4左右來自電力輸入，從而減少一次性的礦物能源消耗；不向室外排冷、熱風(fēng)，減少城市熱島效應(yīng)。對環(huán)境非常友好。

。地源熱泵空調(diào)是一種使用可再生能源的高效節(jié)能、環(huán)保型的工程系統(tǒng)。冬季向建筑物供熱，夏季又可供冷?？蓮V泛應(yīng)用于各類建筑中，如商業(yè)樓宇、公共建筑、住宅公寓、學(xué)校、醫(yī)院等。隨著21現(xiàn)在，我國對建筑節(jié)能的要求越來越高。減少我國冬季采暖和夏季供冷所造成的大氣污染，降低供暖空調(diào)系統(tǒng)的能耗、節(jié)約能源是每個公民應(yīng)盡的義務(wù)。特別是近幾年來，大中城市為改善大氣環(huán)境，大力推廣使用包括可再生能源的清潔能源。隨著人們生活水平的提高，建筑物不僅要滿足冬季采暖的要求，而且需要夏季空調(diào)降溫，地源熱泵技術(shù)提供了這一問題的有效解決方案。

地源熱泵豎直地埋管換熱器的熱平衡問題及解決方案

地源熱泵是以大地為熱源對建筑進行供熱或制 冷的技術(shù)。作為一項可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能技術(shù)正在 逐步走向成熟，它有著空氣源熱泵不可比擬的優(yōu)點，地埋管地源熱泵系統(tǒng)只會引起土壤溫度的變化，而不 會引起地下水位下降和地面的沉降，也不存在地下水 污染和回灌不*等問題。是一種對環(huán)境比較安全的 取、放熱方式。 地源熱泵系統(tǒng)中的地埋管換熱器分為水平地埋管換熱器和豎直地埋管換熱器，水平地埋管換熱器通 常距離地面 1～2 m，由于埋深較淺，可以和地面進行 充分的熱交換，因此，不存在地下土壤的熱平衡問題。 豎直埋管換熱器通常埋深在 30～100 m 之間，其熱交 換對象是深層土壤，而深層土壤又不可能與地表環(huán)境 進行充分的熱交換，就容易使得土壤出現(xiàn)取、放熱的 不平衡。

1 、地下土壤熱失衡的原因冬季通過熱泵提取地下的低位熱能給建筑物供 暖，同時，地下埋管周圍的溫度降低；夏季通過熱泵把 建筑物中的熱量傳輸給大地，對建筑物降溫，同時，地 下埋管周圍的溫度升高。顯然，這種溫度的升高或降 低，對當(dāng)年采暖(或空調(diào))季的地埋管換熱器的傳熱性 能有一定影響。如果在 1 年中冬季從地埋管換熱器中 抽取的熱量與夏季向地埋管換熱器輸入的熱量平衡， 則地埋管換熱器在數(shù)年的長時間運行后，地下的年平 均溫度沒有變化，對地埋管換熱器的性能沒有影響。 在夏熱冬冷地區(qū)，供冷和供暖的天數(shù)相差無幾， 冷熱負(fù)荷基本相等，因此，垂直地埋管地源熱泵的使用區(qū)域是夏熱冬冷和冬夏冷熱負(fù)荷相當(dāng)?shù)牡貐^(qū)。 在寒冷地區(qū)由于其冬季熱負(fù)荷大于夏季冷負(fù)荷，造成 熱泵從地下土壤的吸熱量大于夏季向土壤的排熱量， 致使土壤溫度逐漸降低、設(shè)備耗功率上升、供熱性能 系數(shù) COP 降低，一般情況下，土壤溫度降低 1 ℃，會 使制取同樣熱量的能耗增加 3%～4%。同理，對于南 方地區(qū)，由于夏季空調(diào)冷負(fù)荷大于冬季熱負(fù)荷，可能 造成地下土壤的溫度升高 ，進而致使機組的冷凝溫 度提高、制冷量減少、設(shè)備耗功率上升。因此，維持垂 直埋管地源熱泵地下?lián)Q熱系統(tǒng)的吸、放熱平衡是熱泵 系統(tǒng)正常、高效運行的可靠保證。

2、利用太陽能的可行性

       在嚴(yán)寒地區(qū)和寒冷地區(qū)，垂直地埋管熱泵的地下 換熱系統(tǒng)冬季向土壤吸收的熱量遠大于夏季向土壤 的排放熱量。此時，為了使土壤能夠維持熱平衡狀態(tài)、 保證熱泵的運行效率，就需要增設(shè)一個向系統(tǒng)提供熱 量的輔助熱源。太陽能作為一種取之不盡、用之不竭 的綠色環(huán)保能源，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，人們利 用太陽能的技術(shù)趨于成熟，從而使其應(yīng)用于建筑物的 采暖制冷系統(tǒng)中成為可能。另外，太陽能利用比較靈活，規(guī)?？纱罂尚。谌照諚l件好的情況下，以太陽輻 射熱作為蒸發(fā)器熱源的熱泵系統(tǒng)可以獲得比空氣源 熱泵更高的蒸發(fā)溫度，其系統(tǒng)的能效比(COP)可達到 4 以上。可見，以太陽能作為地源熱泵的輔助熱源土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計方法
1、土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的組成
主要由地源熱泵空調(diào)機組、土壤源熱泵換熱器、循環(huán)水泵、末端裝置、管路系統(tǒng)及相關(guān)附件組成。
2、土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)
　　土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，就是在地下埋設(shè)管道作為換熱器，管道與熱泵機組連接形成閉式環(huán)路，管道中有液體流動通過循環(huán)將熱泵機組的凝結(jié)熱通過管道散入地下（供冷工況），或從大地吸取熱量供給熱泵機組向建筑物供熱（供熱工況）。土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的主要部分為土壤源熱泵換熱器的設(shè)計，故下文就以換熱器的設(shè)計進行展開。
3、豎直埋管換熱器型式及設(shè)計要點
⑴、豎直埋管換熱器型式
　　土壤源熱泵換熱器有多種型式，按埋管方式分水平埋管、豎直埋管、螺旋埋管等。這三種埋管型式各有自身的特點和應(yīng)用環(huán)境。在國內(nèi)采用豎直埋管更顯示出其*性：節(jié)約用地面積，換熱性能好，可安裝在建筑物基礎(chǔ)、道路、地、廣場、操場等下面而不影響上部的使用功能，甚至可在建筑物樁基中設(shè)置埋管，見縫插針充分利用可利用的土地面積。地下熱交換器中流體流動的回路形式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種，串統(tǒng)管徑較大，管道費用較高，并且長度壓降特性限制了系統(tǒng)能力。并統(tǒng)管徑較小，管道費用較低，且常常布置成同程式，當(dāng)每個并聯(lián)環(huán)路之間流量平衡時，其換熱量相同，其壓降特性有利于提高系統(tǒng)能力。因此，實際工程一般都采用并聯(lián)同程式。結(jié)合上文，即常采用U型管并聯(lián)同程的熱交換器型式。zui常用的豎直埋管換熱器型式就是由垂直埋入地下的U型管并聯(lián)同程的熱交換器型式。

⑵、豎直埋管深度
豎直埋管可深可淺，須根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件而定，如20m、30m ……直到200m以下。確定深度應(yīng)綜合考慮占地面積、鉆孔設(shè)備、鉆孔成本和工程規(guī)模，熱傳導(dǎo)效果等。例如天津地區(qū)地表土壤層很厚，鉆孔費用相對便宜，宜采用較深的豎直埋管，因深埋管的成本低、換熱性能好、并可節(jié)約用地。但據(jù)相關(guān)研究表明：U型管的換熱主要是在進水支管內(nèi)完成的，隨著鉆孔深度的增加，出水支管引起的溫升降低，支管間的熱短路加劇。因此在滿足工作功率的前提下，縮短鉆孔深度不但能降低成本，還可以減少熱短路的影響。因此建議鉆孔深度不超過150米為宜。

⑶、豎直埋管材料
　　一般來講，一旦將換熱器埋入地下后，基本不可能進行維修或更換，這就要求保證埋入地下管材的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并且耐腐蝕。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中使用的金屬管材在這方面存在嚴(yán)重不足，而塑料管具有耐腐蝕、易加工、傳熱性能可滿足換熱要求、價格便宜等優(yōu)點。由于需要埋入地下的管道的數(shù)量較多，故應(yīng)該優(yōu)先考慮使用價格較低的管材。所以土壤源熱泵系統(tǒng)中一般采用塑料管材。目前zui常用的是聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）管材，它們可以彎曲或熱熔形成更牢固的形狀，可以保證使用50年以上；而PVC管材由于不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導(dǎo)致泄漏，因此，不*用于地下埋管系統(tǒng)。
 ⑷、確定管徑
在實際工程中確定管徑必須滿足兩個要求：
①、管道要大到足夠保持zui小輸送功率；
②、管道要小到足夠使管道內(nèi)保持紊流以保證流體與管道內(nèi)壁之間的傳熱。

顯然，上述兩個要求相互矛盾，需要綜合考慮。一般并聯(lián)環(huán)路用小管徑，集管用大管徑，地下熱交換器埋管常用管徑有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管內(nèi)流速控制在1.22m/s以下，對更大管徑的管道，管內(nèi)流速控制在2.44m/s以下。
⑸、豎直埋管換熱器鉆孔孔徑及回填材料
豎直埋管換熱器的形成是從地面向下鉆孔達到預(yù)計深度，將制作好的U型管下入孔中，然后在孔中回填不同材料。在接近地表層處用水平集水管、分水管將所有U型管并聯(lián)構(gòu)成地下?lián)Q熱器。根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，鉆孔孔徑可以是Ф100、Ф150、Ф200或Ф300，某些地區(qū)地表土壤層厚，為了鉆孔、下管方便多采用大孔徑?；靥畈牧峡梢赃x用澆鑄混凝土、回填沙石散料或回填土壤等。材料選擇要兼顧工程造價、傳熱性能、施工方便等因素。從實際測試比較澆鑄混凝土換熱性能，但造價高、施工難度大，但可結(jié)合建筑物樁基一起施工?；靥钌呈蛩槭瘬Q熱效果比較好，而且施工容易、造價低，可廣泛采用。

5、豎直埋管換熱器的設(shè)計
　⑴、選擇熱交換器形式 地埋管地源熱泵系統(tǒng)的熱交換器形式有水平（臥式）或垂直（立式）兩種形式，具體選擇那種形式應(yīng)根據(jù)實際現(xiàn)場條件如場地大小、地質(zhì)條件等綜合考慮。
在現(xiàn)場勘測結(jié)果的基礎(chǔ)上，考慮現(xiàn)場可用地表面積、當(dāng)?shù)赝寥李愋鸵约般@孔費用，確定熱交換器采用垂直豎井布置或水平布置方式。盡管水平布置通常是淺層埋管，可采用人工挖掘，初投資一般會便宜些，但它的換熱性能比豎埋管小很多，并且往往受可利用土地面積的限制，所以在實際工程中，一般采用垂直埋管布置方式。
根據(jù)埋管方式不同，垂直埋管大致有3種形式：①U型管②套管型③單管型。套管型的內(nèi)、外管中流體熱交換時存在熱損失。單管型的使用范圍受水文地質(zhì)條件的限制。U型管應(yīng)用zui多，管徑一般在50mm以下，埋管越深，換熱性能越好：zui深的U型管埋深已達180m。U型管的典型環(huán)路有3種，其中使用zui普遍的是每個豎井中布置單U型管。然后對計算結(jié)果進行圓整，若計算結(jié)果偏大，可以增加豎井深度，但不能太深，否則鉆孔和安裝成本大大增加。相關(guān)研究表明：U型管的換熱主要是在進水支管內(nèi)完成的，隨著鉆孔深度的增加，出水支管引起的溫升降低，支管間的熱短路加劇。因此在滿足工作功率的前提下，縮短鉆孔深度不但能降低成本，還可以減少熱短路的影響。

⑵、豎直埋管總長度、井間距以及豎直埋管布置形式
主要是以所選擇機組的總負(fù)荷，依據(jù)地質(zhì)特性參考每米深度的熱含量來確定總的打井深度（管長）。結(jié)合工程場地可一字型布置、L型布置或矩陣型布置均可，根據(jù)測試結(jié)果分析，U型豎直埋管間距以4.5—6m為宜。關(guān)于豎井間距有資料指出：U型管豎井的水平間距一般為4.5m，也有實例中提到DN25的U型管，其豎井水平間距為6m，而DN20的U型管，其豎井水平間距為3m。
⑶、確定豎直埋管水流速度
　　豎直埋管中如提高水流速度則換熱量可適當(dāng)增加，但增加量不與流速提高量成比例。豎直埋管中水流應(yīng)為紊流狀態(tài)，流速太快會增加循環(huán)水泵能量消耗，流速取1m/s左右為宜。＜⑷、計算管道壓力損失
　　在同程系統(tǒng)中，選擇壓力損失zui大的熱泵機組所在環(huán)路作為zui不利環(huán)路進行阻力計算。可采用當(dāng)量長度法，將局部阻力件轉(zhuǎn)換成當(dāng)量長度，和管道實際長度相加得到各不同管徑管段的總當(dāng)量長度，再乘以不同流量、不同管徑管段每100m管道的壓降，將所有管段壓降相加，得出總阻力。
⑸、確定水泵型號
根據(jù)上述計算zui不利環(huán)路所得的管道壓力損失，再加上熱泵機組、平衡閥和其他設(shè)備元件的壓力損失，確定水泵的揚程，需考慮一定的安全裕量。根據(jù)系統(tǒng)總流量和水泵揚程，選擇滿足要求的水泵型號及tai數(shù)。
6、地埋系統(tǒng)綜述
1、確定地源系統(tǒng)方案，并對打井、埋管等進行精確計算，確保冬夏負(fù)荷平衡,使機組在工況下運行。
2、永遠不要拿用戶做試驗
3、地源負(fù)荷設(shè)計時，可以按總負(fù)荷的70％選取，前提是*行土壤熱交換率測試，同時保留適當(dāng)余量，同時要能保證90％的運行時間窗體頂端

4、地下系統(tǒng)經(jīng)過幾年運行后，土壤周邊溫度回有所上升，必須加以考慮。正常情況下每10年溫度提高1.5℃。
5、室外井口必須事先設(shè)立相對于建筑物的坐標(biāo)點，施工完成后畫成地圖，以便日后檢修。
6、室外埋管必須是同程式設(shè)計。垂直埋管管徑為DN32，每組zui多16對，合并總管zui大為。DN63。
7、垂直管埋好后，井孔必須填滿?？梢杂密浌懿宓骄?，灌入細沙、泥土和適量水泥的混合物。沙的比例不要太高； 　
8、垂直埋管時，同一井內(nèi)U型管間距不于強調(diào)，＞20mm即可。而井間距離至少在4m以上，一般設(shè)5～6m；
9、垂直井在下管前，管內(nèi)注滿水，用100kg重物，底部焊一鋼制叉形物，騎在U型管底部，可以加快下管速度；
10、管道埋設(shè)前必須試壓，埋好后第二次試壓，與水平管連接后第三次試壓，與集分水器連接后第四次試壓，與整個系統(tǒng)連接后，第五次試壓；
11、垂直埋管地源負(fù)荷：40～50w/m井深，雙U形管一般能提高6％的換熱效率；池塘或河道埋管：40w/m管材；靜止?fàn)顟B(tài)時制熱1kw需15 m2水面面積，單冷1kw約需7.5m2水面面積；
12、防凍液可以用甲醇和乙醇混和物，先兌水后用防爆泵加入系統(tǒng)。 此方案與吸收地下水的不同點在于，水源熱泵是吸收地下水的能量，而地埋管是吸收地下土壤的能量，同樣都可以達到制熱的效果。
一、缺點
1、采用地埋管形式的，打井?dāng)?shù)量眾多，遠大于水源形式的打井?dāng)?shù)量，所以其工程量也遠遠大于使用水源形式的。
2、因為打井?dāng)?shù)量多，所以需要一大片理想的打井空地。
3、地埋管形式的熱吸收效果要低于水源形式。
二、優(yōu)點
1、整個地下部分的使用壽命都要大于水源井的使用壽命。
2、不占用地下水資源，不會由于地下水的回灌問題而造成水資源的浪費。