某国际大酒店地源热泵系统方案
室外地下换热环路系统由埋设在地下的HDPE管(高密度聚乙烯管)、孔内填充材料和循环水泵及相关附属部件组成。循环水泵驱动HDPE管路中的循环液体(一般为水或加入防冻剂的水溶液),使其不断循环,将地下的能量置换出作为地源热泵系统的冷热源。
(1)室内换热系统
室内换热系统由室内循环系统、电气自控系统、室内末端系统(多为风机盘管)及相关附属部件组成。该部分的作用是将已经调节好的空气分配到建筑物中去,从而实现建筑物内的供暖和制冷。
(2)地源热泵机组
地源热泵机组是室外地下换热环路系统与室内换热系统的连接点,其通过输入一定的动力,使压缩机做功,室机组内部的制冷剂进行循环,从而将室外地下环路中的能量传送到室内换热系统中去。
5、地源热泵系统工作原理 (1)制冷原理
在制冷状态下,地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,使其进行汽-液转化的循环。地源热泵机组蒸发器中的冷媒吸收室内循环系统中所携带的热量而蒸发,这样就将室内循环系统中所携带的热量吸收至冷媒中,然后压缩机对冷媒做功,将蒸发器中的
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冷媒蒸汽压缩到冷凝器中,在冷凝器中,冷媒所携带的热量传递给室外的地下热交换器环路系统中,这样冷媒在放出热量后而凝结成液体,并流到蒸发器中,而室外地下热交换器环路系统中的循环液体在吸收了冷媒的热量后,将该部分热量携带到地下,把热量释放到大地中。这样,各环路不断的循环,室内的热量就不断的被转移至地下,从而实现建筑物的制冷。
(2)制热原理
在制热状态下,地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,并通过四通阀将冷媒流动方向换向。地源热泵机组蒸发器中的冷媒吸收室外地下热交换器环路系统中与大地所交换的热量而蒸发,这样,就将室外热交换器环路中的热量吸收至冷媒中,然后压缩机对冷媒做功,将蒸发器中的冷媒蒸汽压缩到冷凝器中,在冷凝器中,冷媒所携带的热量传递给室内循环系统,这样冷媒在放出热量后而凝结成液体,并流到蒸发器中,而室内循环系统的循环液体在吸收了冷媒的热量后,将该部分热量携带到建筑物内,这样,各环路不断的循环,地下的热量就不断的被转移至建筑物内,从而实现建筑物的供暖。
6、地源热泵系统的特点
高效节能 —— 热泵的运行方式,使能量输入和输出之比,在供热状态可达1:3以上,制冷状态为1:5左右;即使在部分负荷状态下,也能高效运行,运行费用仅为传统中央空调的40~
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60%。
安全可靠 —— 无任何爆炸或燃烧隐患,地下换热器采用高密度聚乙烯塑管,寿命长达50年,少数备用机组即可保证空调正常供给,维修简易,费用低廉。
节省投资 —— 不必设置大型中央主机机组,节省机房面积;无锅炉房,节省锅炉房面积,节省煤场面积,节省工人开支;可分期投资,任意扩展空调房间。
结构简单 —— 无需锅炉房,无需冷却塔,系统简单清楚,容易与建筑装饰相配合,保持建筑外观美观;无室外机部件,无需除霜。
分区灵活 —— 分区容易,设置灵活,各分区调节简单,个别设备的故障,不影响其它区域的使用;非逗留区可随时停用。
分户计量 —— 可分户计量核算,计费合理、方便。 环保零污染 —— 不需锅炉房,也就没有了煤、油污染,还天空以蔚蓝;地下管路密闭,无任何地下水污染,保大地之纯净。
使用范围广泛 —— 既可制冷,又可制热,不需必备集中供热,不需必备地下水,不需必备较大室外面积,凡电力到达的地方,都可应用。
地源热泵系统实施步骤和适用范围
对于一个大型的地源热泵系统,其实施步骤如下:(1)计算
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建筑物所需要的冷暖负荷,初步确定场地的许可性;(2)在预实施地钻地质勘探孔,搞清地下地质及水文地质情况;(3)利用该勘探孔进行土壤的热物性(地层的热传导系数、比热等)测试;(4)结合建筑物所需要的冷暖负荷、地质情况和试验所取得的热物性参数,进行系统设计(包括室内系统设计、地源热泵选型和室外地下换热环路的设计,其中室外地下换热环路的设计主要为布孔数量、孔深、孔间距、孔内填充材料、U形管和U形管在孔内的布置方式);(5)根据设计进行设备招标和安装;(6)安装完毕,进行系统调试、试运行;(7)调试合格,进行验收。对于小型的地源热泵系统可以省略第(3)步,而可以通过地层分类来查表,查出地层的热物性,但这样比较粗略。
地源热泵系统可用于办公楼、宾馆、医院、饭店、商店、超市、学校、别墅、居民小区等各类需要提供冷暖的建筑,并可提供生活热水。其对地质条件要求不严格,地下有无水都可用。 三. 地源热泵系统的研究重点和方向
1、场测试地层热物性技术的研究
地层的热物性参数是进行地源热泵系统设计的最重要的参数,尤其是热传导率(系数)。由于地层的热物性随着其密度和湿度的不同而变化,同一类型的地层其热物性的变化范围比较大。而且,地层的密度和湿度一般不知道,因此在进行地源热泵系统的设计时,仅根据地层的类型来选取其热物性参数,为了安
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全起见,应选最小值,这可能就会造成系统的过大设计,增加初投资。
对于大型地源热泵系统,为了确切获得地层的热物性参数,必须进行现场热物性测试。目前的测试方法一般是在现场钻一孔,安装U形管,填入填充材料,然后不断使热水在其内循环一定的时间(国外的经验一般为50小时以上)。并测量所输入的能量、U形管进出口温度。下图为现场测试系统的示意图[D4]。
Constant hot water sourcevoltsPower UsageampsData AcquisitionSystemHeaterPumpTemperature InTemperature OutFlow SensorGround heat exchanger in place (grouted) 通过分析所测得的数据,可以计算地层的热传导率。而计算地层热传导率的方法也有多种,目前,所采用的方法主要有线热源模型、柱热源模型和数字模型。(其中GPM就是一个根据试验记录数据计算热物性参数得软件)。
2、井孔填充材料和U形管安装方式的研究
目前,地下热交换器的设计,即井孔的设计,一般都采用在
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