地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分:室外地源換熱系統(tǒng)、地源熱泵主機系統(tǒng)和室內(nèi)末端系統(tǒng)。
以巖土體、地下水或地表水為低溫?zé)嵩?,由水源熱泵機組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。
地源熱泵主要特點
(1)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。
(2)地源熱泵屬經(jīng)濟有效的節(jié)能技術(shù)。其地源熱泵的COP值達到了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。
(3)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,且不用遠距離輸送熱量。
(4)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。
(5)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)維護費用低。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,地源熱泵技術(shù)以后可得到廣泛的應(yīng)用。
地埋管---地源側(cè)水泵---機組---空調(diào)側(cè)水泵----風(fēng)盤(地暖)----控制系統(tǒng) 當(dāng)然中間還會有各類管件
地埋管---地源側(cè)水泵---機組---空調(diào)側(cè)水泵----風(fēng)盤(地暖)----控制系統(tǒng)
公司:上海能睿環(huán)境科技有限公司 我公司所做地源熱泵工程所涵蓋的區(qū)域遍及了上海市郊多個區(qū)縣,如:南匯、奉賢、金山、閔行、嘉定、松江、寶山、浦東新區(qū)等,主要以別墅的地源熱泵項目為主,同時也涉及公寓房的鍋...
地源熱泵形式
水源/地源熱泵有開式和閉式兩種。
開式系統(tǒng):
開式系統(tǒng)是指地表水在循環(huán)泵的驅(qū)動下,經(jīng)過處理直接流經(jīng)水源熱泵機組或者通過中間換熱器進行熱交換的系統(tǒng)。
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
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(塑料管中是水,水中的防凍液根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件決定加多少)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。
2、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。如果實行冬夏連用,地源熱泵的系統(tǒng)將具有更高的穩(wěn)定性(土壤越深中間存在的空氣含量越低,受地面溫度影響越?。?,能夠?qū)崿F(xiàn)理論上的可再生。
地源熱泵高效節(jié)能
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,其運行費用為普通中央空調(diào)的50~60%。因此,近十幾年來,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)最有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。
表一:
地源熱泵與其它加熱方式相比的能源消耗情況比較:
比較后可得出地源熱泵是所有加熱方式中最節(jié)約能源的。
表二:地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)各方面的特點相比:
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在各方面都比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)表現(xiàn)優(yōu)秀。
表三:300平米別墅,供暖季供暖和生活熱水運行費用與其它供暖方式相比:
注:表三研究對象為北京的一套高檔別墅,面積為300平米。各種價格參數(shù)取自市政府相關(guān)部門發(fā)布的《2004年度北京能源利用報告》,以及《2006年度北京能源利用報告》,2個年度的能源價格變動較大。本表按用戶每天運行15小時,一個采暖季計算。
地源熱泵優(yōu)點
環(huán)境和經(jīng)濟效益顯著
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)比燃氣鍋爐的效率平均提高近50%,比燃氣鍋爐的效率高出了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)。
維護費用低并可無人值守
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,其系統(tǒng)不是埋在地下就是安裝在室內(nèi),不暴露在風(fēng)雨中,機組緊湊、節(jié)省空間,也可免遭損壞,更加可靠,延長壽命。自動控制程度高,可無人值守、遠程管理,無需雇傭人員看管。
污染小
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。
維護簡單
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,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。
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)”。被認為是可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無論嚴寒地區(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。
根據(jù)地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)形式的不同,地源熱泵系統(tǒng)分為埋管式地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵。
埋管式地源熱泵系統(tǒng)分為開式和閉式兩種。
開式系統(tǒng):
開式系統(tǒng)是指地表水在循環(huán)泵的驅(qū)動下,經(jīng)過處理直接流經(jīng)水源熱泵機組或者通過中間換熱器進行熱交換的系統(tǒng)。
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
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(塑料管中是水,水中的防凍液根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件決定加多少)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。
2、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。
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)鏊目諝狻6叵芦@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。以最小的低價獲取了最舒適的生活環(huán)境。
熱泵機組裝置主要有:壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器和膨脹閥四部分組成,通過讓液態(tài)工質(zhì)(制冷劑或冷媒)不斷完成:蒸發(fā)(吸取環(huán)境中的熱量) →壓縮→冷凝(放出熱量)→節(jié)流→再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程,從而將環(huán)境里的熱量轉(zhuǎn)移到水中。 壓縮機(Compressor):起著壓縮和輸送循環(huán)工質(zhì)從低溫低壓處到高溫高壓處的作用,是熱泵(制冷)系統(tǒng)的心臟; 蒸發(fā)器(Evaporator):是輸出冷量的設(shè)備,它的作用是使經(jīng)節(jié)流閥流入的制冷劑液體蒸發(fā),以吸收被冷卻物體的熱量,達到制冷的目的; 冷凝器(Condenser):是輸出熱量的設(shè)備,從蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機消耗功所轉(zhuǎn)化的熱量在冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走,達到制熱的目的; 膨脹閥(Expansion Valve)或節(jié)流閥(Throttle):對循環(huán)工質(zhì)起到節(jié)流降壓作用,并調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器的循環(huán)工質(zhì)流量。 根據(jù)熱力學(xué)第二定律,壓縮機所消耗的功(電能)起到補償作用,使循環(huán)工質(zhì)不斷地從低溫環(huán)境中吸熱,并向高溫環(huán)境放熱,周而往復(fù)地進行循環(huán)。
熱泵是需要冷凝器的熱量,蒸發(fā)器則從環(huán)境中吸熱,此時從環(huán)境取熱的對象稱為熱源;相反制冷是需要蒸發(fā)器的冷量,冷凝器則向環(huán)境排熱,此時向環(huán)境排熱的對象稱為冷源。
蒸發(fā)器冷凝器根據(jù)循環(huán)工質(zhì)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同,主要分為空氣換熱和水換熱兩種形式。 熱泵根據(jù)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同,可分為:水—水式,水—空氣式,空氣—水式,和空氣—空氣式共四類。 利用空氣作冷熱源的熱泵,稱之為空氣源熱泵??諝庠礋岜糜兄凭玫臍v史,而且其安裝和使用都很方便,應(yīng)用較廣泛。但由于地區(qū)空氣溫度的差別,在我國典型應(yīng)用范圍是長江以南地區(qū)。在華北地區(qū),冬季平均氣溫低于零攝氏度,普通空氣源熱泵不僅運行條件惡劣,穩(wěn)定性差,而且因為存在結(jié)霜問題,效率低下、新出了一款超低溫空氣源熱泵專門針對華北地區(qū)的,超低溫空氣源熱泵穩(wěn)定性好,效率高,具有高效除霜功能。 利用水或地?zé)嶙骼錈嵩吹臒岜?,稱之為地源熱泵。水和地?zé)崾且环N優(yōu)良的熱源,其熱容量大,傳熱性能好,一般地源熱泵的制冷供熱效率或能力高于空氣源熱泵,但地源熱泵的應(yīng)用常受到水源或地?zé)岬南拗啤?
地源熱泵系統(tǒng)按其循環(huán)形式可分為:閉式循環(huán)系統(tǒng)、開式循環(huán)系統(tǒng)和混合循環(huán)系統(tǒng)。對于閉式循環(huán)系統(tǒng),大部分地下?lián)Q熱器是封閉循環(huán),所用管道為高密度聚乙烯管。管道可以通過垂直井埋入地下150-200英尺深,或水平埋入地下4-6英尺處,也可以置池塘的底部。在冬天,管中的流體從地下抽取熱量,帶入建筑物中,而在夏天則是將建筑物內(nèi)的熱能通過管道送入地下儲存;對于開式循環(huán)系統(tǒng),其管道中的水來自湖泊、河流或者豎井之中的水源,在以與閉式循環(huán)相同的方式與建筑物交換熱量之后,水流回到原來的地方或者排放到其它的合適地點;對于混合循環(huán)系統(tǒng),地下?lián)Q熱器一般按熱負荷來計算,夏天所需的額外的冷負荷由常規(guī)的冷卻塔來提供。
工作原理
地源熱泵則是利用水與地能(地下水、土壤或地表水)進行冷熱交換來作為地源熱泵的冷熱源,冬季把地能中的熱量“取”出來,供給室內(nèi)采暖,此時地能為“熱源”;夏季把室內(nèi)熱量取出來,釋放到地下水、土壤或地表水中,此時地能為“冷源”。
圖1為開式地源熱泵系統(tǒng)。圖2為冬季地源熱泵供暖原理圖。
空氣源 水源 土壤源
地源熱泵的應(yīng)用方式從應(yīng)用的建筑物對象可分為家用和商用兩大類,從輸送冷熱量方式可分為集中系統(tǒng)、分散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。
用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進行冷熱供應(yīng),多用于小型住宅,別墅等戶式空調(diào)。
熱泵布置在機房內(nèi),冷熱量集中通過風(fēng)道或水路分配系統(tǒng)送到各房間。
用中央水泵,采用水環(huán)路方式將水送到各用戶作為冷熱源,用戶單獨使用自己的熱泵機組調(diào)節(jié)空氣。一般用于辦公樓、學(xué)校、商用建筑等,此系統(tǒng)可將用戶使用的冷熱量完全反應(yīng)在用電上,便于計量,適用于獨立熱計量要求。
將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯(lián)合使用作為冷熱源的系統(tǒng),混合系統(tǒng)與分散系統(tǒng)非常類似,只是冷熱源系統(tǒng)增加了冷卻塔或鍋爐。
1.埋管式地源熱泵
水平式地源熱泵
通過水平埋置于地表面2~4M以下的閉合換熱系統(tǒng),它與土壤進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較小的建筑物,如別墅和小型單體樓。該系統(tǒng)初投資和施工難度相對較小,但占地面積較大。
垂直式地源熱泵
通過垂直鉆孔將閉合換熱系統(tǒng)埋置在50M~400M深的巖土體與土壤進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較大的建筑物,周圍有一定的空地,如別墅和寫字樓等。該系統(tǒng)初投資較高,施工難度相對較大,但占地面積較小。
2.地表水式地源熱泵
地源熱泵機組通過布置在水底的閉合換熱系統(tǒng)與江河、湖泊、海水等進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于中小制冷供暖面積,臨近水邊的建筑物。它利用池水或湖水下穩(wěn)定的溫度和顯著的散熱性,不需鉆井挖溝,初投資最小。但需要建筑物周圍有較深、較大的河流或水域。
3.地下水式地源熱泵
地源熱泵機組通過機組內(nèi)閉式循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過換熱器與由水泵抽取的深層地下水進行冷熱交換。地下水排回或通過加壓式泵注入地下水層中。此系統(tǒng)適合建筑面積大,周圍空地面積有限的大型單體建筑和小型建筑群落。
在制冷狀態(tài)下,地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功,使其進行汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中,在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝,由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收,最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中,通過冷媒-空氣熱交換器,以13℃以下的冷風(fēng)的形式為房供冷。
在制熱狀態(tài)下,地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功,并通過四通閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地下水或土壤里的熱量,通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā),將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中,在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝,由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。地源熱泵將地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中,以35℃以上熱風(fēng)的形式向室內(nèi)供暖。
地源熱泵存在問題
目前地源熱泵的技術(shù)存在的最大不足是"土壤熱不平衡"的問題 。南方地區(qū)以供冷為主,常年向地下注入熱量;而北方地區(qū)冬季供暖需求大,從土壤中大量吸熱,長年運行后將導(dǎo)致土壤溫度失衡,系統(tǒng)效率降低,影響周圍生態(tài)。
夏熱冬冷地區(qū)的夏季供冷量往往大于冬季供熱量,多出的熱量可通過冷卻塔散去,也可通過余熱回收系統(tǒng),用于供應(yīng)生活熱水,從一定程度上緩解土壤熱不平衡的問題。
其次,地源熱泵應(yīng)用會受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、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;采用地下水的利用方式,會受到當(dāng)?shù)氐叵滤Y源的制約;打井埋管受場地限制比較大,必須有足夠的面積用于打井和埋管;設(shè)計及運行中對全年冷熱平衡有較大要求,要做到夏季往地下排放的熱量與冬季從地下取用的熱量大體平衡。
美國(The United States) 1946年,美國第一臺地源熱泵系統(tǒng)在俄勒岡州的波特蘭市中心區(qū)安裝成功。
1973年,美國阿克拉荷馬大廈安裝了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng),并且進行全面的系統(tǒng)研究。
1978年,美國能源部(DOE)開始對地源熱泵投入了大量的科技研發(fā)基金。
1979年,美國阿克拉荷馬州能源部成立了地源熱泵系統(tǒng)科技研發(fā)基金會。
1987年,國際地源熱泵協(xié)會(IGSHPA)在阿克拉荷馬州大學(xué)成立。
1988年,美國俄克拉荷馬商務(wù)部開始對地源熱泵進行商務(wù)推廣。
1993年,美國環(huán)保署(EPA)大力宣傳地源熱泵系統(tǒng),加深美國民眾對地源熱泵的認識。
1994年,美國政府第一套地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在俄勒岡州國會大學(xué)安裝,地源熱泵從此在美國政府,軍隊,電力公司等得到了大量應(yīng)用。
1998年,美國環(huán)保署(EPA)頒布法規(guī),要求在全國聯(lián)邦政府機構(gòu)的建筑中推廣應(yīng)用地源熱泵系統(tǒng)。美國總統(tǒng)布什在他的得克薪斯州宅邸中也安裝了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。 全球75%的地源熱泵系統(tǒng)安裝在北美地區(qū)。
美國:是世界上地源熱泵生產(chǎn)、使用和發(fā)展的頭號大國,
1985年:美國安裝的地源熱泵為14,000臺;
1997年:45,000臺;
2000年:400,000臺;
2004年:670,000臺;
2005年:1,000,000臺。
加拿大:2005年地源熱泵系統(tǒng)新增比例增加了50%。
瑞士、挪威:是世界上地源熱泵應(yīng)用人均比例最高的國家,應(yīng)用比例高達96%。
奧地利:應(yīng)用比例為45%。
丹麥:應(yīng)用比例為35%。
日本:是亞洲地源熱泵技術(shù)最先進,使用比例最高的國家。
中國(China) 1997年,美國能源部(DOE)和中國科技部簽署了《中美能效與可再生能源合作議定書》,其中主要內(nèi)容之一是“地源熱泵”項目的合作。
1998年,國內(nèi)重慶建筑大學(xué)、青島建工學(xué)院、湖南大學(xué)、同濟大學(xué)等數(shù)家大學(xué)開始建立了地源熱泵實驗臺,對地源熱泵技術(shù)進行研究。
2006年,1月,國家建設(shè)部頒布《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范國家標(biāo)準(zhǔn)》。
2006年,9月,沈陽被國家建設(shè)部確定為地源熱泵技術(shù)推廣試點城市,到2010年底,實現(xiàn)全市地源熱泵技術(shù)應(yīng)用面積約占供暖總面積的1/3。
2006年,12月,建設(shè)部發(fā)布文件《“十一五”重點推廣技術(shù)領(lǐng)域》。作為新型高效,可再生能源新技術(shù)的水源熱泵技術(shù)被列入目錄。
地源熱泵是一種利用地球表面淺層水源(地下水、海水、河水和湖水等)或地下土壤熱源的低品位熱源,通過熱泵、制冷循環(huán),制取冷量供夏天空調(diào)使用、制取熱量供冬天取暖使用。
地源熱泵制熱要比常規(guī)的電制熱或燃油、燃氣制熱經(jīng)濟,通常制取相同的熱量,地源熱泵的耗電量只有電熱耗電量的1/4到1/5。因此,地源熱泵市場廣闊。
“十二五”期間,中國預(yù)計將完成地源熱泵供暖(制冷)面積3.5億平方米左右,屆時整個地?zé)崮荛_發(fā)利用的市場規(guī)模總計將超過700億元。
能源局等4部委發(fā)布促進地?zé)崮荛_發(fā)利用指導(dǎo)意見〔2013〕48 號
到2015年,基本查清全國地?zé)崮苜Y源情況和分布特點,建立國家地?zé)崮苜Y源數(shù)據(jù)和信息服務(wù)體系。全國地?zé)峁┡娣e達到5 億平方米,地?zé)岚l(fā)電裝機容量達到10萬千瓦,地?zé)崮苣昀昧窟_到2000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,形成地?zé)崮苜Y源評價、開發(fā)利用技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備制造、產(chǎn)業(yè)服務(wù)等比較完整的產(chǎn)業(yè)體系。
到2020年,地?zé)崮荛_發(fā)利用量達到5000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,形成完善的地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)體系。
應(yīng)用弊端與選擇
地源熱泵的技術(shù)最大不足是“冷熱失衡”的問題。南方地區(qū)以供冷為主,常年向地下轉(zhuǎn)移熱量;而北方地區(qū)冬季供暖需求大,從土壤中大量吸收熱量。一般運行五到七年后,設(shè)施淺層地表由于冷熱使用失衡,導(dǎo)致地下蓄能偏冷或偏熱。常年制冷量大的區(qū)域,地下蓄能溫度偏高;供暖利用率大的區(qū)域,蓄能溫度偏低,從而導(dǎo)致系統(tǒng)溫差小,換熱效率降低,從而降低了設(shè)備效率,同時影響周圍生態(tài)結(jié)構(gòu)。
因此,地源熱泵應(yīng)用受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、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;采用地下水的利用方式,會受到當(dāng)?shù)氐叵滤Y源的制約;打井埋管受場地限制比較大,必須有足夠的面積用于打井和埋管;設(shè)計及運行中對全年冷熱平衡有較大要求,要做到夏季往地下排放的熱量與冬季從地下取用的熱量大體平衡。
《水源熱泵機組》GB/T19409-2003
《蒸汽壓縮循環(huán)冷水(熱泵)機組工商業(yè)用和類似用途的冷水(熱泵)機組》GB/T18430.1-2001
《制冷和供熱用機械制冷系統(tǒng)安全要求》GB9237-2001
《冷水機組能效限定值及能源效率等級》GB19577-2004
《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005
《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50736-2012
《室外給水設(shè)計規(guī)范》GB50013
《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50366-2009
《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ101
《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50268
《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50243
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地源熱泵系統(tǒng)組成 地源熱泵冷暖空調(diào)系統(tǒng)由室外換熱系統(tǒng)和室內(nèi)換熱系統(tǒng)兩 大部分組成, 每一部分都有多種不同的系統(tǒng)形式。 室外換熱系統(tǒng) 有閉式與開式兩種系統(tǒng)方式;室內(nèi)換熱系統(tǒng)有土 -氣型地源熱泵 機組換熱和土-水型地源熱泵機組換熱兩種換熱方式。 1.1 室外換熱系統(tǒng)的組成 1.1.1 閉式換熱方式的組成 閉式換熱方式由埋設(shè)在地下或拋放在水中的 PE管和循環(huán)水 泵及相關(guān)附屬部件組成。 由循環(huán)水泵驅(qū)動 PE管路中的循環(huán)水,循環(huán)水作為熱量的載 體將熱量在室內(nèi)房間與室外土壤或地表水中進行轉(zhuǎn)換。 1.1.2 開式換熱方式的組成及各部分的功能 開式換熱方式由抽水井、回灌井、調(diào)節(jié)水池、板式換熱器、 潛水泵、回灌泵、循環(huán)水泵及相關(guān)附屬部件組成。 由潛水泵將地下水抽取到調(diào)節(jié)水池中。 由循環(huán)水泵驅(qū)動調(diào)節(jié) 水池中的水流經(jīng)板式換熱器后在送回調(diào)節(jié)水池。 板式換熱器將地 下水與室內(nèi)循環(huán)水進行隔離性的熱量交換。 當(dāng)調(diào)節(jié)水池
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僅供個人參考 不得用于商業(yè)用途 地源熱泵簡介地源熱泵概述 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。 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,最早于 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
相信現(xiàn)如今人們都希望過上舒適健康的生活,而當(dāng)前生活中應(yīng)用的地源熱泵是比較高檔的保暖設(shè)施,地源熱泵在家庭中使用可以較好的提供暖氣。那么,地源熱泵有什么優(yōu)勢呢?下文為大家具體分析。
地源熱泵功率—地源熱泵優(yōu)缺點的原理介紹
地源熱泵是利用淺層地能進行供熱制冷的新型能源利用技術(shù),熱泵是利用逆卡諾循環(huán)原理轉(zhuǎn)移冷量和熱量的設(shè)備。地源熱泵通常是指能轉(zhuǎn)移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方,通常都是用來做為空調(diào)制冷或者采暖用的。地源熱泵還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力,冬季把熱量從地下土壤中轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)部,夏季再把地下的冷量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)部,只是冬夏兩季工作的溫度范圍不同而已。
地源熱泵功率—地源熱泵優(yōu)缺點的優(yōu)缺點介紹
對于垂直式埋管系統(tǒng),其優(yōu)點有。較小的土地占用,管路及水泵用電少,其缺點是鉆井費用較高;對于水平式埋管系統(tǒng),其優(yōu)點有:安裝費用比垂直式埋管系統(tǒng)低,應(yīng)用廣泛,使用者易于掌握,其缺點有:占地面積大,受地面溫度影響大,水泵耗電量大。
地源熱泵功率—地源熱泵優(yōu)缺點的結(jié)構(gòu)介紹
地源熱泵系統(tǒng)的組成部分。地源熱泵系統(tǒng)由以室外系統(tǒng),室內(nèi)系統(tǒng),機房系統(tǒng)三部分組成。也就是我們經(jīng)常說的地源熱泵空調(diào)三合一。地源熱泵系統(tǒng)的室外系統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)的室外系統(tǒng)主要由地埋管,地埋管填料,組成。 地埋管是室外地下?lián)Q熱器,就是降水通過地埋管在地下循環(huán),在底下進行熱交換。 地埋管填料是地埋管的輔助材料,是為了讓地埋管能夠更好的在底下達到換熱的效果。地源熱泵系統(tǒng)的室內(nèi)系統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)的室內(nèi)系統(tǒng)中包含連接水管,電動二通閥門組件和風(fēng)機盤管(空調(diào)),以及地暖組成。 連接水管主要的作用是進行熱水和冷水的輸送。
地源熱泵是一種家庭生活中應(yīng)用逐漸普及的一種取暖設(shè)施,使用地源熱泵可以較好的改變?nèi)藗兩钯|(zhì)量。上文中講解了地源熱泵的一些特性,感興趣的朋友們可以參考本文介紹,詳細了解地源熱泵的知識。
地源熱泵系統(tǒng)介紹
地源熱泵供熱空調(diào)系統(tǒng)是目前世界上最先進的綠色空調(diào)系統(tǒng)。熱泵供熱空調(diào)系統(tǒng)的工作原理是利用環(huán)境(空氣、水和大地)中的低品位熱量,經(jīng)熱泵機組的工作而改變溫度,進而實現(xiàn)對建筑物的供熱和空調(diào),同時還可以提供生活熱水。
地源熱泵系統(tǒng)通過循環(huán)液在封閉的地下埋管中流動,實現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的換熱,利用大地巖土層中的可再生熱能。由于較深的地層中在未受干擾的情況下常年保持恒定的溫度,與室外氣溫相比是冬暖夏涼,因此地源熱泵可克服空氣源熱泵的技術(shù)障礙,且效率大大提高。在熱泵機組中消耗1kW的電能可以得到4kW以上的熱量,即能效比大于4。此外,它保持了地下水源熱泵利用大地作為冷熱源的優(yōu)點,同時又不需要抽取地下水作為傳熱的介質(zhì)。因此它是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能新技術(shù)。
1.地源熱泵工作原理
地源熱泵則是利用水源熱泵的一種形式,它是利用水與地能(地下水、土壤或地表水)進行冷熱交換來作為水源熱泵的冷熱源,冬季把地能中的熱量“取”出來,供給室內(nèi)采暖,此時地能為“熱源”;夏季把室內(nèi)熱量取出來,釋放到地下水、土壤或地表水中,此時地能為“冷源”。
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)、水源熱泵機組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。其中水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)進行熱量的傳遞,水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。
2.地源熱泵技術(shù)路線
地源熱泵技術(shù)路線有以下兩種:土--氣型地源熱泵技術(shù)和水--水型地源熱泵技術(shù)
土--氣型地源熱泵技術(shù)以美國的技術(shù)為代表,水--水地源熱泵技術(shù)以北歐的技術(shù)為代表。二者的差別是:前者從淺層土壤或地下水中取熱或向其排熱,通過分散布置于各個房間的地源熱泵機組直接轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)為房間供暖或制冷。后者是從地下水中取熱或向其排熱,經(jīng)過熱泵機組轉(zhuǎn)換成熱水或冷水,然后再經(jīng)過布置在各個房間的風(fēng)機盤管轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)給房間供暖或制冷。由于美國的土--氣型地源熱泵技術(shù),可以不用地下水,采用埋設(shè)垂直管、水平管或向地表水拋設(shè)管路等多種方式,直接從淺層土壤取效或向其排熱,不受地下水開采的限制,推廣的范圍更大、更靈活。
3.地源分類
地源按照室外換熱方式不同可分為三類:(1)土壤埋管系統(tǒng),(2)地下水系統(tǒng),(3)地表水系統(tǒng)。
根據(jù)循環(huán)水是否為密閉系統(tǒng),地源又可分為閉環(huán)和開環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)如埋盤管方式 (垂直埋管或水平埋管),地表水安置換熱器方式。開環(huán)系統(tǒng)如抽取地下水或地表水方式。
此外,還有一種“直接膨脹式”,它不象上述系統(tǒng)那樣采用中間介質(zhì)水來傳遞熱量,而是直接將熱泵的一個換熱器(蒸發(fā)器)埋入地下進行換熱。
4 地源熱泵系統(tǒng)的形式
土-氣型地源熱泵系統(tǒng)按照室外換熱方式不同分,主要有三類形式:
1)地耦管系統(tǒng)
該方案只需在建筑物的周邊空地、道路或停車場打一些地耦管孔,室外水系統(tǒng)注滿水后形成一個封閉的水循環(huán),利用水的循環(huán)和地下土壤換熱,將能量在空調(diào)室內(nèi)和地下土壤之間進行轉(zhuǎn)換。故該方案不需要直接抽取地下水,不會對本地區(qū)地下水的平衡和地下水的品質(zhì)造成任何影響,不會受到國家地下水資源政策的限制。
2)地下水系統(tǒng)
項目附近如果有可利用的地表水,水溫、水質(zhì)、水量符合使用要求,則可采用開式地表水(直接抽取)換熱方式,即直接抽取地表水,將其通過板式換熱器與室內(nèi)水循環(huán)進行隔離換熱,可以避免對地表水的污染。此種換熱方式可以節(jié)省打井的施工費用,室外工程造價較低。
3)地表水系統(tǒng)
項目附近如果有可利用的地表水,水溫、水質(zhì)、水量符合使用要求,則可采用拋放地耦管換熱方式,即將盤管放入河水(或湖水)中,盤管與室內(nèi)循環(huán)水換熱系統(tǒng)形成閉式系統(tǒng)。該方案不會影響熱泵機組的正常使用;另一方面也保證了河水(湖水)的水質(zhì)不受到任何影響,而且可以大大降低室外換熱系統(tǒng)的施工費用。
----地源熱泵的系統(tǒng)優(yōu)勢
1.高效節(jié)能
地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高約30-50%;全年的運行費用要比熱網(wǎng)集中供熱或燃油燃氣供熱系統(tǒng)降低20-60%。
2.綠色環(huán)保
地源熱泵系統(tǒng)省去鍋爐和鍋爐房,全年僅采用電力這種清潔能源,徹底解決了鍋爐造成的大氣污染的問題。由于提高了能源的利用效率,大大減少了由于建筑供熱空調(diào)產(chǎn)生的CO2的排放量。同時避免了地下水源熱泵系統(tǒng)可能造成的對地下水的浪費和污染。它是一種清潔的可再生能源,具有極大的環(huán)境效益。
3.一機多用
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)。機組緊湊、節(jié)省建筑空間。
4.美化建筑
系統(tǒng)不需鍋爐和冷卻塔,也不需家用空調(diào)的窗機,令建筑與環(huán)境更加賞心悅目。
5.分戶計量
便于分戶計量核算,計費合理方便。
6.安全可靠
地下?lián)Q熱器采用高密度聚乙烯塑管,壽命長達50年;熱泵機組壽命20年以上。運行可靠,維護費用低廉。
----地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)常見技術(shù)問題解釋
1.問:什么是地源熱泵系統(tǒng)呢?
答:地源熱泵是一種利用地球淺層資源(包括土壤、地下水、地表水或城市中水)的既可供暖又可制冷的高效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。它利用鋪設(shè)在土壤、地表水等中的換熱管道,實現(xiàn)空調(diào)房間和土壤、地表水等的換熱,以達到建筑空調(diào)的效果。
2.問:地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果如何?
答:地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是目前國際上最先進的中央空調(diào)系統(tǒng),它的制熱量/制冷量和所消耗的電功率之間的比值全年平均高于4.0以上,既輸入1千瓦的電能,就能夠得到4千瓦以上的熱量。制熱能耗量較其他采暖方式減少50-70%;制冷能耗量較其他制冷方式減少40-60%。地源熱泵系統(tǒng)會為您節(jié)省大量的運行費用和維護費用。
3.問:地源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能原理是什么?
答:作為地源熱泵系統(tǒng)熱量的來源(冬季)和熱量的排放源(夏季)的土壤,深度在數(shù)米之下,全年溫度基本恒定;冬季遠高于室外空氣溫度,夏季又低于空氣溫度。因此,地源熱泵的熱量轉(zhuǎn)移的條件遠優(yōu)于空氣源熱泵,僅需要較少的外界能源即可實現(xiàn)熱量的順利轉(zhuǎn)移。
4.問:地源熱泵系統(tǒng)可以同時提供制熱和制冷嗎?
答:可以。你可以非常方便的從采暖工況轉(zhuǎn)換到制冷工況,甚至你不用到機房切換,只需要按一下安裝在您的房間內(nèi)的控制器。尤其是在大型建筑里面,你不用管別人是在采暖還是制冷,你所做的就是按您自己的感覺做,只要您喜歡。
5.問:地源熱泵系統(tǒng)只用于民居建筑嗎?
答:不是的。工商企業(yè)、商店、辦公樓和學(xué)校、醫(yī)院等建筑都可以使用該系統(tǒng)。事實上,僅在美國就安裝了50萬套左右的住宅和商住樓的地源熱泵系統(tǒng)。根據(jù)美國環(huán)境保護署(EPA)的總結(jié)報告,學(xué)校是使用這種技術(shù)最普遍和最有效的最終用戶。僅2000年一年,美國全國使用地源熱泵系統(tǒng)的學(xué)校節(jié)省的能源總量相當(dāng)于2500萬美元,減少了大約5億磅的廢氣排放。據(jù)EPT測算,如果美國全國的學(xué)校都用上地源熱泵系統(tǒng),估算美國每年將減少進口石油6100萬桶,創(chuàng)造的環(huán)保效能相當(dāng)于新種植800萬英畝樹林,或?qū)?00萬輛汽車改裝成不排放廢氣的車。
6.問:地源熱泵系統(tǒng)需要多么大的機房空間?
答:地源熱泵系統(tǒng)的熱泵機組有三種:一種是小型機組,單機制冷量不大于25 kW時可裝于吊頂內(nèi),不占用任何室內(nèi)空間;一種是大型螺桿機組,單機制冷量一般都在幾百千瓦以上,需安裝在專門的機房內(nèi);還有一種是介于兩者之間的,機組一般分散安裝于建筑內(nèi)部,不占用專門的機房空間,但需要占用一定的室內(nèi)空間。總體來說,地源熱泵中央空調(diào)機組占地面積約為傳統(tǒng)空調(diào)的三分之一。
7.問:地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的壽命是多少年?
答:地埋管換熱部分壽命50年,熱泵機組壽命25年。整個系統(tǒng)沒有室外機組,沒有風(fēng)吹、日曬、雨淋、不用頻繁的清洗,壽命遠遠長于空氣源熱泵的室外機組或者是水冷機組的冷卻系統(tǒng)。
8.問:系統(tǒng)噪聲多大?
答:地源熱泵系統(tǒng)工作起來非常安靜,它將為您提供一個宜人的室內(nèi)、外環(huán)境。
9.問:地源熱泵系統(tǒng)安全嗎?
答:地源熱泵機組采用全自動“傻瓜操作模式”,整個系統(tǒng)采取五位的超低、超高壓力保護,超低、超高溫度保護和壓縮機卸載保護。全部機組沒有直接對外散熱的風(fēng)扇等設(shè)備,不會對兒童造成任何傷害。
10.問:舒適性如何?
答:地源熱泵采取小溫差工作模式,房間內(nèi)您不會感覺到任何吹風(fēng)感,加上自帶的新風(fēng)模式,整個系統(tǒng)為您提供回歸大自然般的宜人環(huán)境。
11.問:地源熱泵系統(tǒng)能為我家提供熱水嗎?
答:當(dāng)然。地源熱泵系統(tǒng)為您提供采暖、制冷和提供生活熱水。提供生活熱水所消耗的電能比電熱水器可少多了。
12.問:我的室內(nèi)已經(jīng)有現(xiàn)成的風(fēng)機盤管系統(tǒng)、全空氣系統(tǒng)或地板輻射采暖系統(tǒng),可以把它改成與地源熱泵系統(tǒng)連接嗎?
答:完全可以。技術(shù)人員可能會對原有的空調(diào)末端系統(tǒng)提出微小的改動的建議,使供熱空調(diào)效能達到最佳。但是,因為設(shè)計工作溫度有較大的不同,地源熱泵與傳統(tǒng)的暖氣散熱器相連不是推薦的做法。
13.問:地埋管換熱系統(tǒng)的工作效率如何呢?
答:地埋管換熱系統(tǒng)采用最新的高科技產(chǎn)品,高效的換熱效率,平滑的管內(nèi)壁,一切都做的完美無缺。
14.問:地下埋設(shè)的閉合回路管道真的有效嗎?
答:通過地下管道采集能源是熱泵技術(shù)發(fā)展的最新技術(shù)成果。這一技術(shù)的理論構(gòu)想產(chǎn)生于40年代,但是,直到最近幾年熱泵技術(shù)設(shè)計上的革新和地下管道材料技術(shù)的發(fā)展,才使得以地?zé)釣槟茉吹臒岜眉夹g(shù),達到了商業(yè)化應(yīng)用的最佳要求。到目前為止,地源熱泵技術(shù)在經(jīng)濟和技術(shù)方面已經(jīng)成為與傳統(tǒng)的供暖、制冷技術(shù)同時存在并在現(xiàn)實中應(yīng)用的成熟技術(shù)。
15.問:地源熱泵系統(tǒng)是怎樣實現(xiàn)環(huán)保的?
答:首先,地源熱泵系統(tǒng)不直接消耗煤或燃油、天然氣等礦物燃料,沒有任何直接排放的污染物;其次,地源熱泵將室內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下土壤中存放,從源頭上根除了空調(diào)系統(tǒng)對城市熱島的影響;再次,高效的地源熱泵系統(tǒng)采用非常嚴格的控制系統(tǒng),實現(xiàn)了能量輸出和建筑物能量需求的直接對應(yīng),減少了剩余能量的損耗;第四,高效的地源熱泵系統(tǒng),輸出同等量的有用能量,僅僅消耗30-60%的電功率,高效的一次能源利用率,是地源熱泵系統(tǒng)環(huán)保效果的最直接原因。
16.問:凍土層會影響地源熱泵系統(tǒng)嗎?
答:不會。我們的室外埋管部分僅有一小部分通過凍土層,通過我們合理的設(shè)計和安裝,凍土層不會對系統(tǒng)的運行產(chǎn)生任何消極影響。
17.問:在極端低溫的氣候條件下,是否需要備用熱源?
答:在通常的舒適性空調(diào)系統(tǒng)中,不需要備用熱源。地表5米以下的巖土層中全年的溫度基本保持不變,不受大氣溫度的影響,因此地源熱泵系統(tǒng)哪怕是在很冷的天氣條件下也能夠提供建筑所需要的熱量。
18.問:地源熱泵系統(tǒng)是怎樣實現(xiàn)省錢的?
答:一方面,高效的輸出功率和輸入功率比值。同樣的建筑,您將節(jié)省下一大筆額外的運行費用;另一方面,“傻瓜操作模式”的運行管理。為您節(jié)省下一大筆管理費用和維護費用。兩筆費用的節(jié)省,使您在很短的時間內(nèi)就會將您的初投資全部收回。
19.問:這項技術(shù)的成本很高嗎?
答:初裝費用確實比傳統(tǒng)系統(tǒng)要高一些,主要是鋪設(shè)地埋管換熱器,費用貴在設(shè)計和安裝上,而您每年省下的能源費用支出,會很快抵消高出傳統(tǒng)系統(tǒng)的安裝費用,隨著時間的推移,從能源消費的節(jié)省上,您可以很快收回投資。同時,系統(tǒng)近于免維護和維修,不僅節(jié)省開支,還使您的房產(chǎn)增值。
20.問:地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的安裝難度大嗎?
答:大多數(shù)系統(tǒng)均可方便的實現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計和安裝,在改造項目里面,更能體現(xiàn)真正的節(jié)能和環(huán)保效果。地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的末端部分和傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)沒什么大的區(qū)別,我們同樣可以選擇風(fēng)機盤管加新風(fēng)或者是全空氣系統(tǒng),也可以采用小型水環(huán)布置方式和地源熱泵系統(tǒng)相結(jié)合。
21.問:鋪設(shè)地下管道是否會破壞院內(nèi)的草坪或花園景致?
答:研究和實踐證明管道不會對自然環(huán)境有任何損害。平面鋪設(shè)管道所挖的地溝寬度只有20厘米,當(dāng)然這會暫時在草坪上留下一條裸露的地面,很容易用草籽或草皮修補。在中國主要采用豎直埋管的形式,單個鉆孔直徑約10厘米,占地面積更小,且埋在地下,對草坪沒有任何影響。設(shè)置地埋管換熱器的區(qū)域除了可用來綠化以外,也可用作停車場或運動場地等。
22.問:管道低于零下溫度時,系統(tǒng)會受到影響嗎?
答:不會。管道中的防凍液體可在-20℃時仍正常工作。
----地源熱泵戶式中央空調(diào)經(jīng)濟性分析
戶式中央空調(diào)是介于中央空調(diào)系統(tǒng)和家用空調(diào)設(shè)備(如窗式空調(diào)器、分體式空調(diào)器等)之間的一種供暖空調(diào)方式。對于高級住宅、別墅、小型高檔辦公場所,安裝中央空調(diào)系統(tǒng)顯得笨拙,不易調(diào)節(jié),還需要專業(yè)人員維護,必然造成人力物力的浪費,并且中央空調(diào)系統(tǒng)即使只有一家使用,空調(diào)主機也要開機運行,費用又需共同承擔(dān),極不合理;使用家用空調(diào)器又會影響建筑整體美感,并且使用舒適性也不很滿意。戶式中央空調(diào)施工簡單,無需專業(yè)人員維護,占用空間較小,所以成為該類場所供暖空調(diào)的最佳選擇。
市場上現(xiàn)有的戶式中央空調(diào)的形式可歸納為以下幾類:
1、制冷劑直接蒸發(fā)式一拖多系統(tǒng)。亦即使用一個室外機多個室內(nèi)機組,分布在不同的房間內(nèi)供暖空調(diào)。該系統(tǒng)安裝方便,各居室溫度可自由調(diào)節(jié),管線占用空間小,但制冷劑管路長且復(fù)雜,氟利昂用量大,泄漏的危險也加大了;該系統(tǒng)受氣候條件的制約,在-5℃以下使用時必須安裝輔助加熱器;該系統(tǒng)難以解決新風(fēng)供應(yīng)與冬季加濕問題;該系統(tǒng)價格相對較高。
2、室外機為空氣-水熱泵機,制備冷(熱)水供應(yīng)分布在不同房間內(nèi)的多臺風(fēng)機盤管。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便,與全空氣系統(tǒng)比較占用建筑空間較少,也易與建筑裝修融為一體;風(fēng)機盤管容易控制,各房間可獨立控制、方便使用,較易實現(xiàn)節(jié)能運行,便于節(jié)電。但是該系統(tǒng)無新風(fēng)供應(yīng),風(fēng)機盤管集水盤內(nèi)容易滋生細菌,水管入戶,存在漏水危險,對施工要求嚴格;該系統(tǒng)也受氣候條件制約,低于-5℃時無法正常工作,需安裝輔助加熱裝置。
3、室外機為空氣-空氣熱泵,制備冷(熱)風(fēng),通過風(fēng)管送到每個房間。其優(yōu)點是采用全空氣系統(tǒng),沒有漏水危險;可引入新風(fēng),可對室內(nèi)空氣進行過濾、加濕、除臭等處理,空氣品質(zhì)好,是最為接近中央空調(diào)的系統(tǒng)形式。其缺點是風(fēng)管管徑較大,占用空間較多;各個房間溫度不好單獨進行大幅度調(diào)節(jié);戶外溫度小于-5℃時,室外機能效低,產(chǎn)熱量低,技術(shù)安全性差。
其中,2、3種方式都使用了熱泵技術(shù),具有節(jié)能效果,但是我們不提倡使用空氣源熱泵,因為還存在如下一系列問題:
1、存在熱島效應(yīng),使得外界局部空間環(huán)境條件惡化。
2、當(dāng)空氣溫度低于零度時,機組效率下降,并且當(dāng)溫度低于-5℃時,機組效率極低,甚至無法開機,需要附加輔助熱源。
3、冬季室外機組需要除霜,浪費能源。
近年興起了地源熱泵技術(shù),使得戶式中央空調(diào)系統(tǒng)有了更大的發(fā)展空間,地源熱泵戶式中央空調(diào)系統(tǒng)實際上就是利用地源熱泵作為戶式空調(diào)的熱(冷)源,室外是地源熱泵機組,冬季制備熱水供室內(nèi)的風(fēng)機盤管和地板輻射供暖管路供暖,夏季制備冷水供室內(nèi)風(fēng)機盤管制冷。地源熱泵技術(shù)的主要優(yōu)點有:
1、高效:地溫一年四季基本恒定,略高于該地區(qū)的年空氣平均溫度,使得熱泵無論在制冷或制熱工況中均處于高效率點。
2、節(jié)能:冬季運行時,COP約為4,即投入1KW電能,可得到4KW左右的熱能,夏季運行時,COP可達到投入1KW電能,可得到4KW以上的冷量,能源利用效率為電采暖方式的3-4倍;并且理管熱交換器不需要除霜,減少了結(jié)霜和除霜的能耗。
3、環(huán)保:供熱時省去了鍋爐房系統(tǒng),沒有燃燒過程,避免了排煙污染,供冷時省去了冷卻塔,避免了冷卻塔噪音及霉菌污染。
4、節(jié)省運行費用:系統(tǒng)的高效率,壓縮機的低功耗,使運行費用大幅減少,只有傳統(tǒng)方式的2/3。
5、節(jié)省占地空間:省去了冷卻塔、鍋爐及與之配套的煤場和渣場,節(jié)約了土地資源,產(chǎn)生附加經(jīng)濟效益,并改善了建筑物的外部形象。
6、安全:無燃燒設(shè)備,從而不存在爆炸,燃燒的隱患。
7、可再生:土壤有較好的蓄熱性能,冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提高對建筑供暖,同時蓄存冷量,以備夏用;夏季通過熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下對建筑進行降溫,同時蓄存熱量,以備冬用,保證了大地?zé)崃康钠胶狻?
----地源熱泵戶式中央空調(diào)與常規(guī)家用空調(diào)比較的技術(shù)優(yōu)勢
與傳統(tǒng)中央空調(diào)和常規(guī)空用空調(diào)相比,地源熱泵戶式中央空調(diào)有著無可比擬的優(yōu)勢,具體表現(xiàn)在:
1、地源熱泵戶式中央空調(diào)的設(shè)備性能穩(wěn)定,系統(tǒng)壽命可達20年,地埋管換熱器壽命更可達40-50年,比普通分體空調(diào)器優(yōu)越的多;其未端既可以使用風(fēng)機盤管,也可以與地板采暖聯(lián)合使用,不僅可以單獨控制和隨意調(diào)節(jié)各個房間溫度,并且地板采暖舒適性更好。
2、地源熱泵戶式中央空調(diào)繼承了中央空調(diào)系統(tǒng)的舒適性及家用空調(diào)布置的靈活性兩者的優(yōu)勢,可以根據(jù)用戶不同需要靈活設(shè)計,可以充分體現(xiàn)現(xiàn)代建筑以人為本的思想。
3、地源熱泵機組不需要占用專門的機房,并且無需安裝冷卻塔及泵房,維修簡單,運行方便,無需專業(yè)人員維護。
4、戶式中央空調(diào)實現(xiàn)了分戶計算,計費方式合理,沒有了中央空調(diào)的不合理收費,還擁有中央空調(diào)的舒適性,既節(jié)省能源,又合乎公平性原則。
----經(jīng)濟性分析
北京100m2的家庭125天總耗熱量為:100m2×125d×24h×3600×0.05kw=5400萬kJ,為獲得這么多熱量,選用不同的采暖方式,耗用的燃料不同,燃燒效率不同,能源成本不同?,F(xiàn)將100m2的家庭采用不同方式供暖成本計算如下:
能源 |
煤炭 |
天然氣 |
石油氣 |
柴油 |
電加熱 |
風(fēng)冷熱泵 |
地源熱泵 |
單位 |
kg |
m3 |
m3 |
Kg |
kwh |
kwh |
kwh |
熱值(KJ) |
20900 |
36000 |
48566 |
43124 |
3600 |
3600 |
3600 |
效率 |
0.6 |
0.9 |
0.9 |
0.9 |
0.95 |
2 |
4 |
單價(元) |
0.3 |
1.6 |
3 |
3 |
0.4 |
0.4 |
0.4 |
成本(元) |
1 |
2.06 |
2.87 |
3.24 |
6.2 |
2.9 |
1.45 |
100m2總費用 |
1291 |
2622 |
3706 |
4174 |
6315 |
3000 |
1500 |
由上表可見,燃煤供暖最經(jīng)濟,但是由于北京地區(qū)已經(jīng)限制燃煤使用,綜合比較,地源熱泵系統(tǒng)為最佳選擇。
地源熱泵是陸地淺層能源通過輸入少量的高品位能源(如電能)實現(xiàn)由低品位熱能向高品位熱能轉(zhuǎn)移。通常地源熱泵消耗1kWh的能量,用戶可以得到4.4kWh以上的熱量或冷量。
“地源熱泵”的概念,最早在1912年由瑞士的專家提出,而這項技術(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