地源熱泵系統(tǒng)講義

地源熱泵系統(tǒng)講義第1頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一2

地源熱泵技術(shù)是一項值得大面積推廣的建筑供能技術(shù)。地源熱泵是一種利用淺層和深層的大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作為冬季熱源和夏季冷源，然后再由熱泵機組向建筑物供冷供熱的系統(tǒng)，是一種利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空調(diào)系統(tǒng)。抽取地下水水源熱泵，但由于技術(shù)限制，全部回灌不易做到，監(jiān)督實施也比較困難，而且容易造成地下水污染。在國外目前大面積推廣使用的是埋管式地源熱泵技術(shù)，是充分利用淺層地?zé)岬淖罴鸭夹g(shù)途徑。目前埋管式地源熱泵在歐美國家已得到普遍應(yīng)用，已被充分證明是成熟可行的技術(shù)，在我國，建設(shè)部和一些省市的建筑節(jié)能政策中明確提出要推廣使用地源熱泵。（歐美普遍使用的是在別墅中，在冬天取暖、夏天空調(diào)的地區(qū)）地源熱泵系統(tǒng)簡介第2頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一3第3頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一4第4頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一5第5頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一6

第6頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一7可再生能源：利用淺層地?zé)崮茏鳛槔錈嵩?，實現(xiàn)冷熱聯(lián)供節(jié)能：性能系數(shù)高，節(jié)省運行費用30～50％；環(huán)保：取消鍋爐，減少熱污染；一機多用：一套系統(tǒng)實現(xiàn)三種用途，節(jié)省建筑空間性能穩(wěn)定：溫度波動小，不受環(huán)境影響美觀：無室外機，不影響建筑外觀

地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)勢第7頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一8地源熱泵系統(tǒng)限制因素初投資較高（打井、鉆孔、埋管等）需要有一定的空間埋設(shè)埋管系統(tǒng)施工要求較高，需要專業(yè)施工隊伍和設(shè)備冷熱負(fù)荷平衡的問題第8頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一9經(jīng)濟分析初投資比較機組初投資比冷水機組增加10%～30%增加打井費用無冷卻水塔和冷卻水系統(tǒng)無鍋爐和鍋爐房無入網(wǎng)費（天燃?xì)?、城市熱力網(wǎng)）無儲油罐安全費運行費用比較夏季制冷：節(jié)約費用＞20%夏季采用熱回收，可免費提供生活熱水冬季制熱時，運轉(zhuǎn)費用相當(dāng)于燃?xì)?、燃油鍋爐的50%左右全年運行費用節(jié)約40％左右第9頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一10地源熱泵與傳統(tǒng)方式的比較地源熱泵中央空調(diào)＋鍋爐初投資北方：200～250元/m2南方：300～350元/m2北方：150～200元/m2南方：200～250元/m2運行費用北方：35～40元/m2南方：50～55元/m2北方：60～65元/m2南方：80～85元/m2回收期北方：2～3年南方：3～4年第10頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一11地源熱泵與其他系統(tǒng)的經(jīng)濟對比分析第11頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一12上世紀(jì)50年代，天津大學(xué)進(jìn)行了相關(guān)研究上世紀(jì)80年代末，國內(nèi)各大院校開展相關(guān)研究工作2000年以后，地源熱泵技術(shù)開始推廣，并實現(xiàn)中小規(guī)模生產(chǎn)國內(nèi)市場主要以常溫（55℃以下）地源熱泵機組為主，中科能、富爾達(dá)、清華同方等推出高溫地源熱泵機組，出水溫度高達(dá)75℃以上。國內(nèi)地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用主要以大型工程為主，近幾年開始應(yīng)用一些小型的地源熱泵系統(tǒng)。中國地源熱泵發(fā)展正在規(guī)范化，2005年出臺《地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)規(guī)程》、近期要出臺的《淺層地?zé)崮芸辈樵u價技術(shù)規(guī)范》。國內(nèi)應(yīng)用進(jìn)展第12頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一13地埋管換熱器埋管形式選擇：二種形式:水平埋管換熱管路埋置在水平管溝內(nèi)的地埋管換熱器

單層管最佳深度為0.8～1.Om，雙層管為1.2～1.8m，

垂直埋管換熱管路埋置在垂直鉆孔內(nèi)的地埋管換熱器埋設(shè)深度不同分為淺埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)

考慮的因素:現(xiàn)場可用地表面積、當(dāng)?shù)貛r土類型及鉆孔費用。

當(dāng)可利用地表面積較大，淺層巖土體的溫度及熱物性受氣候、雨水、埋設(shè)深度影響較小時，宜采用水平地埋管換熱器。否則，宜采用垂直地埋管換熱器。盡管水平埋管通常是淺層埋管，可采用人工挖掘，初投資比垂直埋管要少些；但它的換熱性能比垂直埋管差很多，并且往往受可利用土地面積的限制，所以在實際工程應(yīng)用中，垂直埋管多于水平埋管。地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計

第13頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一14地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計

第14頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一15垂直埋管形式:U形管U形管是在鉆孔的管井內(nèi)安裝，一般管井直徑為100～150mm，井深10～200m，U形管直徑一般在50mm以下，這主要是流量不宜太大所限。由于其施工簡單，換熱性能較好等原因，目前應(yīng)用最多。套管式外管直徑一般為100～200mm，內(nèi)管直徑為15～25mm套管式外管直徑一般為100～200mm，內(nèi)管直徑為15～25mm

單管式。地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計

第15頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一16地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計

第16頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一17地埋管換熱器環(huán)路