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【2017年整理】地源热泵资料

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    • 1、系列分类:常规水源热泵、海水水源热泵第一部分:常规水源热泵机组简介“宏星”水源热泵中央空调是广州宏星冷冻机械制造有限公司与国家甲级设计院联合开发的具有世界先进水平的健康、环保、节能型中央空调系统。其利用地下水常年温度保持在恒定范围(10-25)的特点,以地能(地下水、土壤)为主要能源,电能为辅助能源,通过先进的水源热泵中央空调系统,将地下取之不尽,但不能直接利用的低位能开发利用,成为可利用的高位能(冬季从地下吸收热量,夏季向大地放出热量,再由水源热泵中央空调系统向建筑物供冷供热),满足冬季供暖、夏季制冷的需要。该系统和常规的供热空调系统相比大约节能 50%,是一种利用可再生能源的高效、节能、健康、环保的既可供暖又可制冷的新型空调系统。一、水源热泵的概念水源热泵是利用地球水所储藏的太阳能资源作为冷、热源,进行转换的空调技术。水源热泵可分为地源热泵和水环热泵。地源热泵包括地下水热泵、地表水(江、河、湖、海)热泵、土壤源热泵;利用自来水的水源热泵习惯上被称为水环热泵。二、水源热泵的原理地球表面浅层水源(一般在 1000 米以内),如地下水、地表的河流、湖泊和海洋,吸收了太阳进入地球的相当的辐

      2、射能量,并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵技术的工作原理就是:通过输入少量高品位能源(如电能),实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源,即在夏季将建筑物中的热量“取”出来,释放到水体中去,由于水源温度低,所以可以高效地带走热量,以达到夏季给建筑物室内制冷的目的;而冬季,则是通过水源热泵机组,从水源中“提取”热能,送到建筑物中采暖。三、水源热泵的优点水源热泵与常规空调技术相比,有以下优点:1、高效节能水源热泵是目前空调系统中能效比(COP 值)最高的制冷、制热方式,理论计算可达到 7,实际运行为 46。水源热泵机组可利用的水体温度冬季为 1222,水体温度比环境空气温度高,所以热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。而夏季水体温度为 1835,水体温度比环境空气温度低,所以制冷的冷凝温度降低,使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式,从而提高机组运行效率。水源热泵消耗 1kW.h 的电量,用户可以得到 4.35.0kW.h 的热量或5.46.2kW.h 的冷量。与空气源热泵相比,其运行效率要高出 2060,运行费用仅为普通中央空调的 4060。2、属可再生能

      3、源利用技术水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体,包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器,收集了 47的太阳辐射能量,比人类每年利用能量的 500 倍还多(地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量),而且是一个巨大的动态能量平衡系统,地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说,水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。3、节水省地以地表水为冷热源,向其放出热量或吸收热量,不消耗水资源,不会对其造成污染;省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施,机房面积大大小于常规空调系统,节省建筑空间,也有利于建筑的美观。4、环保效益显著水源热泵机组供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统,无燃烧过程,避免了排烟、排污等污染;供冷时省去了冷却水塔,避免了冷却塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以,水源热泵机组运行无任何污染,无燃烧、无排烟,不产生废渣、废水、废气和烟尘,不会产生城市热岛效应,对环境非常友好,是理想的绿

      4、色环保产品。5、一机多用,应用范围广水源热泵系统可供暖、空调,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物,水源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源,而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求,减少了设备的初投资。其总投资额仅为传统空调系统的 60%,并且安装容易,安装工作量比传统空调系统少,安装工期短,更改安装也容易。水源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑,小型的水源热泵更适合于别墅、住宅小区的采暖、供冷。6、运行稳定可靠,维护方便水体的温度一年四季相对稳定,其波动的范围远远小于空气的变动,水体温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济性;采用全电脑控制,自动程度高。由于系统简单、机组部件少,运行稳定,因此维护费用低,使用寿命长。7、符合国家政策,获得政策性支持国家十分重视可再生能源开发利用工作,中华人民共和国可再生能源法已于 2006年 1 月 1 日起实施;同时,在国家中长期科学和技术发展规划纲要中,又把大力发展和规模化应用新能源和可再生能源作为能源领域的优先发展主题。

      5、从国家立法和发展战略的高度,对可再生能源的发展应用予以强力推动。国家财政部、建设部已经发文关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见以及可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法,明确指出“十一五”期间,可再生能源应用面积占新建建筑面积比例为 25%以上,到 2020 年,可再生能源应用面积占新建建筑面积比例为 50%以上,这为我国水源热泵的发展提供了良好的环境和强劲的动力。 四、分类1、利用地下水形式说明:就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出,通过二次换热或直接送至水源热泵机组,经提取热量或释放热量后,由回灌井群灌回地下。无论是深井水,还是地下热水都是热泵的良好的低位热源。地下水位于较深的地方,由于地层的隔热作用,其温度随季节气温的波动很小,特别是深井水的水温常年基本不变,对热泵的运行十分有利。通常系统包括带潜水泵的取水井和回灌井。2、利用地表水形式说明:由浸泡在水面以下的、多重并联的塑料管组成的整体,做为地下水热交换器,它们被连接到建筑物中,并且在北方地区需要进行防冻处理。利用包括江水、河水、湖水、水库水以及海水作为热泵冷热源。3、垂直地埋管形式说明:以形管

      6、状垂直安装在竖井之中。通过中间介质(通常为水或者是加入防冻剂的水)作为热载体,使中间介质在土壤耦合地热交换器的封闭环路中循环流动,从而实现与大地土壤进行热交换的目的。4、水平地埋管形式说明:以形管状水平安装在地表挖的沟渠之中。通过中间介质(通常为水或者是加入防冻剂的水)作为热载体,使中间介质在土壤耦合地热交换器的封闭环路中循环流动,从而实现与大地土壤进行热交换的目的。第二部分:海水水源热泵机组简介 蒸发器为满液式结构,冷凝器和蒸发器均采用特殊防腐材料制造, 其利用海水(或地下腐蚀性较强水质)常年温度保持在恒定范围(7 -25 )的特点,以 海水(或地下)为主要能源,电能为辅助能源,通过先进的水源热泵中央空调系统,将大海中(地下)取之不尽,但不能直接利用的低位能开发利用,成为可利用的高位能(冬季从海水/地下 吸收热量,夏季向海水/地下中放出热量,再由水源热泵中央空调系统向建筑物供冷供热),可同时满足冬季供暖、夏季制冷以及生活用水的需要。该系统和常规的供热空调系统相比大约节能 50% ,是一种利用可再生能源的高效、节能、健康、环保的既可供暖又可制冷的新型空调系统。(注:上述地下水指不能被用

      7、做生活用,不能饮用的带有一定腐蚀性的地下水源,比如山东北部地区以及各沿海部分地区的地下水源都如此,此地区若采用打井方式安装水源热泵,也必须采用海水式机组。) 两器说明海水机组不但要具备优越的系统设计,而且更好具备换热器经久耐用的特性,除机房以外的一系列防护措施外,机组内部的冷凝器和蒸发器是海水机组的重要组成部分。两器的耐腐蚀性和良好的换热性,决定着整套系统的稳定和机组的使用寿命。 1、海水冷凝器采用横置壳管式冷凝器,热交换管为外螺纹合金管,冷凝器两端盖为可拆式,可拆下端盖清洗铜管,冷凝器筒身上装有安全阀,保证制冷系统安全工作。2、满液式海水蒸发器满液式蒸发器,热交换管采用外螺纹合金管,提高机组的换热面积,两端盖为可拆式,可拆下端盖清洗铜管,蒸发器外表贴附进口保温材料,避免冷量损失。案例: 一、工程概况本工程为别墅,地下一层,地上三层,建筑面积约为 620 平方米,空调面积约为 420平方米,设计内容包括制冷、制热及生活热水。空调系统按照建筑节能标准配置,屋面传热系数0.45、墙体传热系数1.5、楼板地面传热系数1.0、窗户传热系数2.8,遮阳系数0.3、门传热系数1.4室内外设计计算参

      8、数(一)室外计算参数1、夏季:空调干球温度 33.4C,空调湿球温度 26.9C,室外风速 6m/s。2、冬季:空调干球温度-11C,相对湿度 53%,室外风速 2.6m/s。(二)室内设计参数冬天室内设计值 夏天室内设计值房间类型干球温度 相对湿度% 干球温度 相对湿度%餐厅 20 55 25 60厨房 18 55 25 60卧室 20 55 25 60书房 20 50 25 60客厅 20 50 25 60瑜伽区 20 50 25 60品酒区 18 50 25 60娱乐区 18 50 25 60走廊 20 50 25 60家庭影院 18 50 25 60卫生间 20 50 25 60空调夏季室内总冷负荷为 50.38kW,冬季空调室内总热负荷为 34.057kW。 (A)夏天:机组启动制冷,总制冷量为 39.6kw,满足制冷要求;同时采用全热回收提供免费的生活热水;(B)过渡季节:空调不启用,机组变成一台热泵热水器,提供充足的生活热水; (C)冬天:机组提供采暖,完全能满足采暖和生活热水需求;(D)生活水箱按 300L 容量配置。(标准为 50L/人*天)四、地下换热器五十年模拟设

      9、计(ground loop design)输入条件:1、土壤导热系数 1.65W/(m.k),热扩散性 0.058m2/day;2、回填料采用黄 在 50 年热平衡的基础上,经模拟计算,总共需要 941 米单 U 孔深,可设计 85.5 米孔深,共 11 口井,孔距 4 米。孔距建筑不小于 2.5 米,布置于别墅周围空地,占地 110-165 平方。五、机组运行费用1、夏季运行费用制冷共 120 天,每天按 10 小时运行时间计算,平均按 0.6 元/度电计价,平均负荷系数取 0.8: 运行费用=(39.6/4)*10*0.6*0.8*120=5702 元2、冬季运行费用采暖共 90 天,每天按 10 小时运行时间计算,平均按 0.6 元/度电计价,平均负荷系数取 0.8: 运行费用=(35.28/4)*10*0.6*0.8*90=3810 元水源热泵中央空调水系统中存在的问题1.由于水源热泵机组采用地下水来作为外循环水,地下水含有一定量的泥沙和悬浮物,使其在进入设备时会对机组、管、阀造成一定的损伤,含沙量高和浑浊度高的地下水,若在使用过程中未处理,则回灌时会造成含水层堵塞,使回水量逐渐降低。2.地下水还含有不同的离子、分子、化合物和气体,是地下水具有酸碱度、硬度和腐蚀性等化学性质,会对机组材质造成一定的影响,特别是在冬季制热情况下,水温常常在50以上,水中的钙、镁离子容易析出结垢,影响换热结果四、地源热泵中央空调之水处理方案如果水源的水质不适于地源热泵使用时,可以采取相应的技术措施进行水质处理,使其符合机组要求。在水源系统中经常使用的水处理技术有以下几种: 1.当水源水中含啥量较高时,可在水源水管路系统中加装旋流除砂器降低水中含砂量,避免机组和管阀遭受磨损和堵塞2.有些水源浑浊度较大,当水质处理不当,回灌时会造成含水层堵塞,回灌水量逐渐降低,影响供水系统的稳定性和寿命。可以安装“全程处理器”解决系统中的水质问题。地源空调系统的社会效益我国大部分地区冬冷夏热,夏天大量地使用风冷空调,造成某些大城市供电紧张,形成电荒,为了确保不会造成断电等问题出现,有些城市夏天限制用电量。另外,因为部分

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