孫經(jīng)理
設(shè)備生產(chǎn)的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)從嚴(yán)寒地區(qū)至熱帶地區(qū)均適用,可為辦公樓、賓館、醫(yī)院、飯店、商店、超市、幼兒園、別墅、居民小區(qū)等各類建筑物提供冷暖兩用空調(diào)系統(tǒng),并可同時提供生活熱水。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的供暖和制冷費用只相當(dāng)于普通空調(diào)系統(tǒng)供暖和制冷費用的30-70%。本項目所研究的技術(shù)成果在技術(shù)上已成熟,作為替代傳統(tǒng)供熱和供冷模式,具有很大的發(fā)展?jié)摿?/span>
質(zhì)量承諾:公司承諾保證所提供的所有貨物是全新的未使用過的,是采用*的工藝和技術(shù)制造而成的,并且*符合國家規(guī)定的規(guī)格、性能質(zhì)量要求,我公司承諾合同設(shè)備經(jīng)過專業(yè)正確的安裝、調(diào)試、維修養(yǎng)護(hù)、合理操作在其使用壽命內(nèi)具有滿意的性能。
概述
任縣地源熱泵現(xiàn)貨報價,地源熱泵是一種利用淺層地?zé)豳Y源(也稱地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)設(shè)備。
任縣地源熱泵現(xiàn)貨報價地源熱泵通過輸入少量的高品位能源(如電能),實現(xiàn)由低溫位熱能向高溫位熱能轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供熱的熱源和夏季制冷的冷源,即在冬季,把地能中的熱量取出來,提高溫度后,供給室內(nèi)采暖;夏季,把室內(nèi)的熱量取出來,釋放到地能中去。通常地源熱泵消耗1kWh的能量,用戶可以得到4kWh以上的熱量或冷量。
地源熱泵由來
"地源熱泵"的概念,zui早于1912 年由瑞士的專家提出,而該技術(shù)的提出始于英、美兩國。 北歐國家主要偏重于冬季采暖,而美國則注重冬夏聯(lián)供。由于美國的氣候條件與中國很相似,因此研究美國的地源熱泵應(yīng)用情況,對我國地源熱泵的發(fā)展有著借鑒意義。編輯本段地源熱泵的熱源
地源熱泵
目前,地源熱泵已成功利用地下水、江河湖水、水庫水、海水、城市中水、工業(yè)尾水、坑道水等各類水資源以及土壤源作為地源熱泵的冷、熱源。編輯本段地源熱泵組成 地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分:室外地能換熱系統(tǒng)、地源熱泵機組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。 其中地源熱泵機主要有兩種形式:水—水式或水—空氣式。三個系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞,地源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水,與建筑物采暖空調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣。
主要特點
地源熱泵技術(shù)屬可再生能源利用技術(shù)。由于地源熱泵是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源(通常小于400米深)作為冷熱源 ,進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層地?zé)豳Y源可以稱之為地能,是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地?zé)崮芏N藏的低溫位熱能。地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽能量,比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制,真正是量大面廣、無處不在。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源,使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。
地源熱泵屬經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能技術(shù)。其地源熱泵的COP值達(dá)到了4以上,也就是說消耗1KWh的能量,用戶可得到4KWh以上的熱量或冷量。
地源熱泵環(huán)境效益顯著。其裝置的運行沒有任何污染,可以建造在居民區(qū)內(nèi),沒有燃燒,沒有排煙,也沒有廢棄物,不需要堆放燃料廢物的場地,且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。
地源熱泵一機多用,應(yīng)用范圍廣。地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào),還可供生活熱水,一機多用,一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng);可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑,更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。然而實現(xiàn)地源熱泵主機系統(tǒng)的這一機多用,則需要一整套系統(tǒng)解決方案,其有動力輸配系統(tǒng)-----節(jié)能空調(diào)機房,室內(nèi)末端輸送設(shè)備采用地暖分集水器,水力平衡分配器,生活熱水采用多功能水箱。由此可體現(xiàn)出地源熱泵主機的一機多用也代表著暖通系統(tǒng)的整個運行體系。 水力平衡分配器
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)維護(hù)費用低。地源熱泵的機械運動部件非常少,所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內(nèi),從而避免了室外的惡劣氣候,機組緊湊、節(jié)省空間;自動控制程度高,可無人值守。
由以上的特點可以看出,地源熱泵的技術(shù)以后可得到廣泛的應(yīng)用。
然而,地源熱泵要實現(xiàn)制冷制熱,則需要給它提供動力來輸送制冷制熱管道中的循環(huán)水,目前傳統(tǒng)機房可提供動力,但施工起來比較復(fù)雜,難度高,周期長,采購的材料種類多,需庫存,漏水隱患大等等問題,針對此,市場上開發(fā)了一款新型的動力輸配系統(tǒng)設(shè)備-----節(jié)能空調(diào)機房。
此機房系統(tǒng)是將傳統(tǒng)機房中的所有部件進(jìn)行集成模塊化,實行一體化安裝的模式。不僅在施工難度上大大降低了,而且無需庫存,漏水隱患大大降低了,還能與主機進(jìn)行無限聯(lián)動等等,由此可以看出,節(jié)能空調(diào)機房實為一款為暖通行業(yè)提供一整套的解決方案.
地源熱泵主機可將空調(diào)、地暖、生活熱水三合為一。也就是地源熱泵的一機多用,為暖通系統(tǒng)提供整套方案,由此可采用目前市場上出現(xiàn)的節(jié)能空調(diào)機房,水力平衡分配器,儲能熱水水箱,這幾款設(shè)備能有效的解決以上問題,首先節(jié)能空調(diào)機房與地源熱泵主機配套,為其提供輸送循環(huán)水的動力,而其室內(nèi)末端使用水力平衡分配器,它能將末端的水力系統(tǒng)達(dá)到平衡,使其室內(nèi)的每個房間同時達(dá)到平衡,而且它無中間環(huán)節(jié)點,大大減少漏水隱患。生活熱水可以采用儲能熱水水箱實現(xiàn)全年全天候使用,而且?guī)峄厥盏牡卦礋岜弥鳈C或者通過節(jié)能空調(diào)機房給它提供熱源??梢缘贸觯?jié)能空調(diào)機房,水力平衡分配器,儲能熱水水箱這一套設(shè)備為暖通空調(diào)和供熱采暖提供了*的解決方案,與此同時它也實現(xiàn)了將地源熱泵主機系統(tǒng),地暖、空調(diào)、生活熱水能實現(xiàn)一體化安裝。
地源熱泵主機與節(jié)能空調(diào)機房的*配合給整個暖通系統(tǒng)的供熱采暖提供整套的解決方案!節(jié)能空調(diào)機房和地源熱泵配套使用,其節(jié)能空調(diào)機房可為整個空調(diào)系統(tǒng)提供動力,它的內(nèi)部主要構(gòu)造有兩個泵,一個為水源側(cè)的泵,一個用戶側(cè)的泵。其水源側(cè)的泵是給地源熱泵的地埋側(cè)輸送循環(huán)水,而用戶側(cè)的泵就是為室內(nèi)末端設(shè)備輸送循環(huán)水,從而達(dá)到制冷制熱的目的。在室內(nèi)末端輸送時,采用水力平衡分配器大大減少漏水隱患,末端冷熱效果均衡。在地源熱泵使用的同時,還可以回收制冷工作過程放出的熱量,用來制取生活用水。在這一整套系統(tǒng)中,地源熱泵主機與節(jié)能空調(diào)機房、水力平衡分配器,多功能水箱有機地結(jié)合在一起,為暖通空調(diào)和供熱采暖提供一整套解決方案。
總而言之,節(jié)能空調(diào)機房、水力平衡分配器、多功能水箱與地源熱泵的結(jié)合為整個暖通系統(tǒng)增加亮點,同時在安裝上便捷了很多,施工時間、采購周期都大大縮短了,人工成本也將低了等等。由此可見節(jié)能空調(diào)機房與地源熱泵的配合是未來暖通行業(yè)必然的發(fā)展趨勢。
水源/地源熱泵有開式和閉式兩種。
開式系統(tǒng):是直接利用水源進(jìn)行熱量傳遞的熱泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)需配備防砂堵,防結(jié)垢、水質(zhì)凈化等裝置。
閉式系統(tǒng):是在深埋于地下的封閉塑料管內(nèi),注入防凍液,通過換熱器與水或土壤交換能量的封閉系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)不受地下水位、水質(zhì)等因素影響。 1、垂直埋管--深層土壤[1]
垂直埋管可獲取地下深層土壤的熱量。垂直埋管通常安裝在地下50-150米深處,一組或多組管與熱泵機組相連,封閉的塑料管內(nèi)的防凍液將熱能傳送給熱泵,然后由熱泵轉(zhuǎn)化為建筑物所需的暖氣和熱水。垂直埋管是地源熱泵系統(tǒng)的主要方式,得到各個國家的政府部門大力支持。
水平埋管--大地表層 在地下2米深處水平放置塑料管,塑料管內(nèi)注滿防凍的液體,并與熱泵相連。水平埋管占地面積大,土方開挖量大,而且地下?lián)Q熱器受地表氣候變化的影響。
地表水 江、河、湖、海的水以及深井水統(tǒng)稱地表水。地源熱泵可以從地表水中提取熱量或冷量,達(dá)到制熱或制冷的目的。利用地表水的熱泵系統(tǒng)造價低,運行效率高,但受地理位置(如江河湖海)和國家政策(如取深井水)的限制。編輯本段可再生性 地源熱泵是一種利用土壤所儲藏的太陽能資源作為冷熱源,進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖制冷空調(diào)系統(tǒng),地源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。地表土壤和水體是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽輻射能量,比人類每年利用的500倍還多(地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量);它又是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng),地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散相對的平衡,地源熱泵技術(shù)的成功使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為現(xiàn)實。
地源熱泵機組利用土壤或水體溫度冬季為12-22℃,溫度比環(huán)境空氣溫度高,熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高,能效比也提高;土壤或水體溫度夏季為18-32℃,溫度比環(huán)境空氣溫度低,制冷系統(tǒng)冷凝溫度降低,使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式,機組效率大大提高,可以節(jié)約30--40%的供熱制冷空調(diào)的運行費用,1KW的電能可以得到4KW以上的熱量或5KW以上冷量。 與鍋爐(電、燃料)供熱系統(tǒng)相比,鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70~90%的燃料內(nèi)能為熱量,供用戶使用,因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能,比燃料鍋爐節(jié)省約二分之一的能量;由于地源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定,一般為10~25℃,其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3.5~4.4,與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比,要高出40%左右,其運行費用為普通*空調(diào)的50~60%。因此,近十幾年來,尤其是近五年來,地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美如美國、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國家取得了較快的發(fā)展,中國的地源熱泵市場也日趨活躍,可以預(yù)計,該項技術(shù)將會成為21世紀(jì)zui有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。
優(yōu)點
環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益顯著
地源熱泵機組運行時,不消耗水也不污染水,不需要鍋爐,不需要冷卻塔,也不需要堆放燃料廢物的場地,環(huán)保效益顯著。地源熱泵機組的電力消耗,與空氣源熱泵相比也可以減少40%以上;與電供暖相比可以減少70%以上,它的制熱系統(tǒng)比燃?xì)忮仩t的效率平均提高近50%,比燃?xì)忮仩t的效率高出了75%。
一機多用,應(yīng)用廣泛
地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)制冷,還可提供生活熱水,一機多用,一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng),特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物。地源熱泵有著明顯的優(yōu)點。不僅節(jié)省了大量的能量,而且用一套設(shè)備可以同時滿足供熱、供冷、供生活用水的要求,減少了設(shè)備的初投資,地源熱泵可應(yīng)用于賓館、居住小區(qū)、公寓、廠房、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑,小型的地源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。
自動運行
地源熱泵機組由于工況穩(wěn)定,可以設(shè)計成簡單的系統(tǒng),部件較少,機組運行可靠,維護(hù)費用用低,自動控制程度高,使用壽命長。
無環(huán)境污染
地源熱泵的污染物排放,與空氣源熱泵相比,相當(dāng)于減少38%以上,與電供暖相比,相當(dāng)于減少70%以上,真正的實現(xiàn)了 節(jié)能減排節(jié)能減排是減少能源浪費和降低廢氣排放更多。
維護(hù)費用低
地源熱泵系統(tǒng)運動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少,因而減少維護(hù),系統(tǒng)安裝在室內(nèi),不暴露在風(fēng)雨中,也可免遭損壞,更加可靠,延長壽命。
使用壽命長
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(dá)50年,要比普通空調(diào)高35年使用壽命。
維持生態(tài)環(huán)境平衡
地源熱泵夏天把室內(nèi)的熱量排到地下,冬天把地下的熱量取出來供室內(nèi)使用,相對來說,向環(huán)境排放更少的能量,維持生態(tài)環(huán)境的平衡。
節(jié)省空間
沒有冷卻塔、鍋爐房和其它設(shè)備,省去了鍋爐房,冷卻塔占用的寶貴面積,產(chǎn)生附加經(jīng)濟(jì)效益,并改善了環(huán)境外部形象。 地源熱泵系統(tǒng)的能量來源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調(diào)”。被認(rèn)為是目前可使用的對環(huán)境zui友好和zui有效的供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無論嚴(yán)寒地區(qū)或熱帶地區(qū)均可應(yīng)用??蓮V闊應(yīng)用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領(lǐng)域。編輯本段工作原理 在自然界中,水總是由高處流向低處,熱量也總是從高溫傳向低溫。人們可以用水泵把水從低處抽到高處,實現(xiàn)水由低處向高處流動,熱泵同樣可以把熱量從低溫傳遞到高溫。
所以熱泵實質(zhì)上是一種熱量提升裝置,工作時它本身消耗很少一部分電能,卻能從環(huán)境介質(zhì)(水、空氣、土壤等)中提取4-7倍于電能的裝置,提升溫度進(jìn)行利用,這也是熱泵節(jié)能的原因。 地源熱泵是熱泵的一種,是以大地或水為冷熱源對建筑物進(jìn)行冬暖夏涼的空調(diào)技術(shù),地源熱泵只是在大地和室內(nèi)之間“轉(zhuǎn)移”能量。利用極小的電力來維持室內(nèi)所需要的溫度。 在冬天,1千瓦的電力,將土壤或水源中4-5千瓦的熱量送入室內(nèi)。在夏天,過程相反,室內(nèi)的熱量被熱泵轉(zhuǎn)移到土壤或水中,使室內(nèi)得到?jīng)鏊目諝?。而地下獲得的能量將在冬季得到利用。如此周而復(fù)始,將建筑空間和大自然聯(lián)成一體。以zui小的低價獲取了zui舒適的生活環(huán)境。
地源熱泵的局限性
當(dāng)然,象任何事物一樣,地源熱泵也不是十全十美的,如其應(yīng)用會受到不同地區(qū)、不同用戶、不同地質(zhì)及國家能源政策、燃料價格的影響;一次性投資及運行費用會隨著用戶的不同而有所不同;并不是所有的建筑都適用于地源熱泵系統(tǒng),這需要實地考察經(jīng)過一定的實驗及計算才能給出實際設(shè)計方案,而且節(jié)能效果也是隨著不同的環(huán)境在變化,這都是需要實地考察才能得出具體數(shù)據(jù)
地源熱泵品牌介紹
目前市場上地源熱泵品牌大多來自與歐美,如美國的特靈、美意、沃富,英國帝思邁、意大利的克萊門特等等。在這些品牌中,度zui高,用戶zui為信賴的當(dāng)屬美國的特靈、美意,特靈和美意地源熱泵都有著悠久的地源熱泵生產(chǎn)歷史,無論是品牌還是產(chǎn)品本身二者都堪稱*。
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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)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(jìn)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(dá)到 4 以上??梢?,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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dá)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(dá)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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臺數(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(jìn)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(yuǎn)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。可以用軟管插到井底,灌入細(xì)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(dá)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(yuǎn)大于水源形式的打井?dāng)?shù)量,所以其工程量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)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。