地源热泵培训

地源热泵系统培训材料地源热泵系统的介绍螺杆式水－水热泵机组地源热泵系统(Ground-SourceHeatPumpSystem)30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。地源热泵的工作原理（夏季）30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组取水井回灌井地源热泵的工作原理（冬季）30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组取水井回灌井地源热泵的分类30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组地源热泵地埋管地源热泵地表水地源热泵水平地埋管竖直地埋管桩埋管开式闭式地下水地源热泵直接使用地下水间接使用地下水几种典型的地源热泵系统30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组竖直地埋管地源热泵系统水平地埋管地源热泵系统地下水地源热泵系统地表水地源热泵系统地源热泵的发展历史30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组1912年，瑞士人H.Zoelly提出“地热源热泵”的概念1946年，美国建成第一个地源热泵系统，掀起了上世纪40～50年代欧洲和美国对地源热泵研究的第一次高潮，但由于存在诸多技术上的问题，此次研究高潮并没有使得地源热泵得到广泛应用上世纪70年代，“能源危机”重新促使人们对地源热泵的研究。1974年欧洲开始了30个工程开发研究项目，而美国则在1977年重新开始了对地源热泵的大规模研究，美国政府对这些研究给予了大力的支持。从上世纪90年代开始，地源热泵的发展进入了一个新的发展阶段。美国地源热泵的年增长率为达到10％以上，现在大约有550，000套。而在德国、法国、瑞典等欧洲国家，地源热泵广泛用于供暖，单单瑞典一个国家就累计安装了230，000套地源热泵系统。地源热泵在国内的发展30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组1989年，山东青岛建筑工程学院建立了第一台地源热泵系统的试验台1997年，中国科技部与美国能源部签署了《中美地热开发利用的合作协议书》。并在1998年确定在北京、杭州（后改为宁波）和广州各建立一个地源热泵示范性工程1997年，我国开始学习和引进欧洲产品，出现了大规模的地下水源热泵采暖项目。2003年11月，国家发布了《水源热泵机组国家标准》（GB/T19409-2003),并于2004年6月1日开始实施2005年11月，国家发布了《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005),并于2006年1月1日开始实施地源热泵在国内的应用情况30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组资料来源：《工程建设与设计》在2005年对25家企业进行调查，这25家企业在全国共有2537个地源热泵项目。北区58%西北区14%东区13%南区6%上海区5%西南区4%地源热泵系统的优点30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组利用可再生能源地表土壤和水体收集了47％的太阳辐射能量，是人类每年利用能量的500倍还多高效节能冬季，水体和土壤的温度都比环境空气温度要高夏季，水体和土壤的温度都比环境空气温度要低比空气源热泵减少30％以上的电耗，比电供暖减少70％以上的电耗运行稳定可靠水体和土壤的稳定相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动不存在空气源热泵的结霜等问题一机多用，应用灵活一套系统即可供暖、空调和提供卫生热水可同时供热与供冷环境效益显著无风扇噪声，无污染物排放夏季不会向建筑物周围放热，冬季不会从建筑物周围吸取热量地源热泵的缺点30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组初投资较高受地质条件的限制土壤的特性水源的温度、洁净度、水量和化学特性等政府对水源的使用政策水源的使用费用技术难点水源的探测开发技术地下水的回灌整体系统的设计埋管技术与回填技术地源热泵系统经济性分析30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组下面以生产10000Kcal（大卡）热量时，用煤、电、热泵、燃气、油等采暖方式所需费用，作一个简单的比较。从以上的比较可以看出：•地源热泵机组耗能比燃煤费用高，但比燃油，燃气和用电加热费用低。•地源热泵机组采用地能做热源，在供热时省去了锅炉房，节省建筑初投资，避免排烟污染。•地源热泵机组在制冷时省去冷却塔，避免了噪音及霉菌污染。综述：地源热泵机组采用一次能源（天然能源），与应用2次能源相比，环保，节能效果明显。何种情况下适合使用地源热泵？30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组地埋管地源热泵有合适的地质条件（土壤的温度、传热性能等等）有足够的埋管空间成熟的埋管、回填技术地下水地源热泵有合适的水质条件（温度、洁净度、腐蚀性等）和水文地质条件（水层深度、厚度等）可用水量满足热泵系统要求地下水回灌顺利地表水地源热泵合适的水温和流量（河水）或容量（湖水）开式系统：能对地表水进行合适的处理（除砂、过滤、杀菌灭藻、净化）闭式系统：合理的换热盘管的设计、放置地点地源热泵系统的相关国家标准之系统标准强制性条文30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组3.1.1条地源热泵系统方案设计前，应进行工程场地状况调查，并应对浅层地热能资源进行勘察5.1.1条地下水换热系统应根据水文地质勘察资料进行设计。必须采取可靠回灌措施，确保置换冷量或热量后的地下水全部回灌到同一含水层，并不得对地下水资源造成浪费及污染。系统投入运行后，应对抽水量、回灌量及其水质进行定期监测。水源热泵机组的分类（按使用侧换热设备的型式分类）30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组水源热泵冷热风型(water-to-airheatpump)：使用侧换热设备为带送风设备的室内空气调节盘管的机组冷热水型(water-to-waterheatpump):使用侧换热设备为制冷剂－水热交换器的机组地源热泵系统的相关国家标准之机组标准水源热泵的分类（按冷热源类型分类）30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组水源热泵水环式(water-loopheatpump)：使用在共用管路循环流动的水为冷（热）源的机组地下水式(ground-waterheatpump):使用从水井、湖泊或河流中抽取的水为冷（热）源的机组地下环路式(ground-loopheatpump):使用在地下盘管中循环流动的水为冷（热）源的机组机组国家标准对于EER和COP的规定30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组水环式地下水式地下环路式水环式地下水式地下环路式Q≤143.44.254.13.73.252.814Q≤283.454.34.153.753.32.8528Q≤503.54.354.23.83.352.950Q≤803.554.44.253.853.42.9580Q≤1003.64.454.33.93.453100Q≤1503.654.54.353.953.53.05150Q≤2303.754.554.443.553.1Q2303.854.64.454.053.63.15名义制冷量Q(kW)EERCOP注：能效比EER（EnergyEfficiencyRatio)=热泵的制冷量/制冷消耗功率性能系数COP（CoefficientofPerformance)＝热泵的制热量/制热消耗功率30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组干球温度湿球温度水环式地下水式地下环路式名义制冷12/730/3518/2925/30最大运行30/－a40/－a25/－a40/－a最小运行12/－a20/－a10/－a10/－a凝露272412/－a20/－a10/－a10/－a变工况运行12~30/－a20~40/－a10~25/－a10~40/－a名义制热40/－a20/－a15/－a0/－a最大运行50/－a30/－a25/－a25/－a最小运行15/－a15/－a10/－a－5/－a变工况运行15~50/－a15~30/－a10~25/－a－5~25/－a热源侧进水/出水温度使用侧进水/出水温度15～3015～30－－制冷运行制热运行试验条件环境空气状态机组国家标准的机组试验工况a采用名义制冷工况确定的水流量地埋管地源热泵系统设计要点30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组地埋管换热系统勘察30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组地埋管地源热泵系统方案设计前，应对工程现场区内岩土体地质条件进行勘察，勘察应包括下列内容：岩土层的结构岩土体热物性岩土体温度地下水静水位、水温、水质及分布地下水径流方向、速度冻土层厚度岩土体的特性对地埋管换热器施工进度与初投资有很大影响。所以，工程勘察完成后，应对地埋管换热系统实施的可行性及经济性进行评估。地埋管换热系统设计——总释热量与总吸热量要平衡30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组地源热泵系统的最大释热量要与建筑设计冷负荷相对应，最大吸热量要与建筑设计热负荷相对应：最大释热量＝冷负荷×（1＋1/EER）＋循环水输送过程得热量＋水泵释放热量最大吸热量＝热负荷×（1－1/COP）＋循环水输送过程失热量－水泵释放热量地埋管换热系统的设计要进行全年动态负荷计算，最小计算周期宜为1年。最大释热量和最大吸热量相差不大的工程，应分别计算供热与供冷工况下地埋管换热器的长度，取其大者，确定地埋管换热器。当两者相差较大时，宜通过技术经济比较，采用辅助散热（例如冷却塔）或辅助供热（例如锅炉）的方式来解决，这就是所谓的复合型系统。地埋管换热系统设计——总释热量与总吸热量要平衡30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组吸热量释热量土壤的温度不断降低热泵系统夏季制冷效率有所提高但是冬季制热效率大大降低，甚至不能向土壤吸热冬季采用供热锅炉补充，减少从土壤吸取的热量地埋管换热系统设计——总释热量与总吸热量要平衡30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组吸热量释热量土壤的温度不断升高热泵系统冬季制热效率有所提高但是夏季制冷效率降低，甚至不能向土壤释热夏季采用冷却塔辅助散热，将部分热量排向大气地埋管换热系统设计——复合系统30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组能从设计上保证地埋管换热器的换热平衡初投资比全部采用地埋管系统要少所需埋管数量和地表面积都比全部采用地埋管系统要少系统控制比全部采用地埋管系统要复杂0100020003000系统投资（万元）地下换热器数量（个）北京九华山庄项目方案比较复合式系统全部采用土壤热泵系统地埋管换热系统设计——埋管方式的确定30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组埋管方式应根据可使用地面面积、工程勘察结果及挖掘成本等因素来确定：水平埋管——可利用地表面积较大，浅层岩土体的温度及热物性受气候、雨水、埋设深度影响较小竖直埋管——可利用地表面积较小，浅层岩土体的温度及热物性受气候、雨水、埋设深度影响较大桩埋——没有合适的室外用地时，利用建筑物的混凝土基桩埋设，即将U形管捆扎在基桩的钢筋网架上，然后浇灌混凝土，使U形管固定在基桩内地埋管换热系统设计——埋管方式的确定30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组埋管方式优点缺点开挖技术要求低占地面积大初投资低开挖工程量大占地面积较小开挖技术要求较高初投资高占地面积很小（不占用建筑物以外的地表面积）换热效果好水平埋管竖直埋管桩埋设计难度较大（要考虑到建筑物的结构强度等问题）目前，竖直埋管由于占地面积小，且埋管技术日趋成熟，因此在国内应用最为广泛地埋管换热系统设计——换热器的设计计算30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组设计前需要对现场岩土体热物性进行测定，并根据实测数据，采用专业软件进行计算。目前，国际上比较认可的地埋管换热器的计算核心为瑞典隆德大学开发的g-functions算法。根据程序界面的不同主要有：瑞典隆德大学开发的EED程序美国威斯康星大学SolarEnergy实验室开发的TRNSYS程序美国俄克拉何马州大学开发的GLHEPRO程序地埋管换热系统设计——传热介质的选用30HXC-HP螺杆式水－水热泵机组传热介质以水为首选，在有可能冻结的地区，应在传热介质中添加防冻剂，添加防冻剂后的传热介质的冰点宜比系统设计最低运行水温低3～5℃。可选的防冻剂包