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        • 产品名称: 地源热泵与地暖结合供热工程
        • 产品型号: X-20

         

        地源热泵与地暖结合供热技术的推广应用

        摘要:本文以北京地区一工程实例介绍地源热泵系
        北京莫奈花园别墅群位于北京市顺义区空港城,是北京地区较大的高档次住宅项目,集绿色、亲水、国际化、增值、人文、交通六位于一体,生态环境与人居环境和谐共生的住宅示范区,其主要为别墅式住宅,同时还包括娱乐、办公、学校等,其别墅住宅一期共计80余套。按甲方要求其原工程设计为冬季燃汽锅炉采暖,夏季普通家用空调制冷,经详细比较及计算其运行费用,最后确定其中42套为地源热泵机组,共计约60000平方米,冬季采暖、夏季制冷以降低其费用。
            (1)主机型式
            因北京冬季温度较低,家用空调当温度低于7℃时其制热量衰减较严重,同时存在夏季制冷系数较低等问题,同时根据北京市文件,位于顺义区地下水取用受到严格限制,排除水源热泵机组。
        因此在同甲方多次接触后,采用地源热泵机组用以制冷及采暖。因其原有机房面积较小,不能安装,经和甲方协商后,安装于一楼楼梯底,因其位于室内,与会客厅接,所以其外观及噪声要求极为严格,最后确定选用宏力产低噪音数码柔性旋流式地源模块机组。
            根据其建筑单体别墅建筑面积为366m2,根据《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19—87及《民用建筑暖通空调设计技术措施》,其单位面积冷负荷按100W/m2,单位面积热负荷按85W/m2,总体冷负荷为36.6kW,总体热负荷为31.1kW,根据总体冷热负荷选用DM-10Q(R)型地源模块冷热水机组,制冷量为38kW;制热量为32kW。
            (2)工程施工
            考虑顺义区莫奈花园地下情况,88米以下均为岩石,其施工难度较高,同时考虑其施工成本,因此在本工程中地下埋管为双U型管,埋管深度为80米,每套别墅400m2,共计5孔,孔间距为5米,每户埋管合计400米。其地埋管材质为高密度聚乙烯管PE100,管径为32mm,壁厚2.9mm,钻孔孔径为150mm。
            (3)系统设计
            根据其别墅单体面积较小,室内循环系统补水采用自来水定压补水,室外埋管系统采用小型补水箱定压补水。考虑其室内空间及节省管材,主管采用异程设计,其水流速按2m/s设计,地埋管循环系统水流速按1.2~2.5m/s设计。
            (4)设备运行效果
            机组安装完毕后经调试,当环境温度35℃时,地源热泵机组冷媒水进水温度12℃,出水温度7℃,室内环境温度达到20~24℃,制热时热媒水进水温度40℃,出水温度45℃,室内温度可达到18~24℃,完全达到空调制冷、制热设计要求,运行效果理想,甲方十分满意。

        埋管式地源热泵优点
        高效节能:埋管式地源热泵系统不燃油、不燃气、不燃煤。土壤源是取之不尽、用之不竭的可再生能源,能效比高,制热时在4.0以上,制冷时5.0以上,最高可达7.1。
        绿色环保:埋管式地源热泵系统,不破坏地下水资源、低噪音,不排放废气和废弃物,无污染,具备零污染的良好环保品质。
        一机三用:利用埋管式地源热泵冬季向建筑物供暖,夏季向建筑物供冷,也可提供卫生热水,提高了设备的利用率。节省了大量初期投资,提高建筑品位,聚焦销售热点。
        节约费用:采用埋管式地源热泵系统可大量降低运行费用,比传统冷水机组和空气源热泵少30%,比电采暖少70%。能效比一般为4~6,即投入1Kw的电能可得到4—5Kw以上的制冷或供热的能量。
        节约用水:埋管式地源热泵的水系统采用全封闭循环,借助于地下土壤源的温度场取冷或散热。因此不蒸发、不补水、循环往复,是节水型的中央空调。
        灵活控制:埋管式地源热泵系统以人为本,根据需要灵活控制,开关由己,冷暖自如,温馨舒适,分户计量。
        操作简单:地源热泵由于运行稳定,系统设计简单,部件较少。机组运行可靠经济,维护费用低。自动控制程度 ,无需专业人员操控。
        健康舒适:埋管式地源热泵系统,不用冷却塔,从根本上杜绝了军团菌的滋生,保障了人们的身心健康。
        性能可靠:埋管式地源热泵系统,室外地埋管管路采用高强度、高密度的聚氯乙烯管材,使用寿命可长达五十年。
        安全实用:埋管式地源热泵系统无易燃、易爆隐患,系统自动化程度高,能实现温度、压力、流量、关键部位的多参数自动调节,安全性能良好。
        减少占地:埋管式地源热泵不用锅炉房,减少占地,可增加建筑物使用面积。

        地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现低温位热能向高温位转移。
        地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源,即在冬季,把地能中的热量取出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到地能中去。通常地源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到4kW以上的热量或冷量。与锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的燃料内能转为热量,供用户使用,因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量。由于地源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5-4.4,其运行费用为普通中央空调的50~60%。 这种以地下浅层的地能资源即土壤源地热为主要冷热源,以电能为辅助动力,以循环水为换热介质,由地下换热系统、热泵机组系统和室内末端系统组成的既能制冷又能供暖,还可提供生活热水,并可与地板辐射采暖系统兼容的高效节能系统。地源热泵系统的冷热源来源有如下两种方式:
        1、地下水热泵系统
        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,通过板式换热器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。此方案初投资低、运行费用较低,适应于地下水源充足,地质条件为砾砂、中、粗沙层(回灌效果好)地区。
        2、土壤源热泵系统
        水平埋管地源热泵系统、垂直埋管地源热泵系统两种方式都归属于土壤源热泵系统。这一闭式系统方式,通过中间介质(水或防冻液)作为冷热载体,使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动,从而实现与土壤进行热交换的目的。系统适用于冷(热)负荷比例基本平衡的地区(长江以北地区),其节能、环保效果显著,系统寿命长。
        地源热泵机组应用条件
        1、建筑周围有空地    2、建筑临近处有水域
         地源热泵系统组成——
                完整的地源热泵空调系统由室内空调,地暖系统、地源热泵机组和土壤换热器三部分组成

        (一)土壤换热器(打井埋管)——其中垂直埋管环路最为常见
        它通过循环液(水或以水为主要成分的防冻液)在封闭下埋管中的流动,实现系统与大地之间的传热。
        1、水平埋管环路:
        当在足够的土地空间可供利用时,常考虑采用水平环路,管路安置于挖掘成1.28米深的沟中(与冻土层深度有关)。每冷吨需要的土地面积为68-135平米。
        2、垂直埋管环路(常用):
        当土地面积有限时垂直管路是理想的选择,用U型配件连接的两根管插入垂直孔中,每冷吨需要的土地面积为9-49平米。
        3、水下盘管:理体制:
        当有可利用水源时,安装池塘(湖)管路非常经济,省去了钻孔的费用,热交换盘管很简单的安放到池塘底部,安装简单方便。
        4、开式环路:
        利用湖水、河水、地下水等这样的自然水源作为冷热源,从上游取水,经热交换后返回下游;也可以地下抽取地下水,经热交换回灌至地下,不污染水质,在满足最小水量的要求下,地下水或地表水源热泵系统应用是非常经济的一种系统形式。
         
         (二)室内空调地暖系统
        室内空调,地暖系统可以采用任何常规中央空调与地暖系统形式。
        (三) 地源热泵机组
        地源热泵机组利用土壤换热器的冷热源,进行热泵工作,向室内空调系统提供冷热水。
         适用范围广泛
           可用于新建工程或扩建,改建工程,可逐步分期施工;从严寒地区到热带地区均适用。可为办公楼,宾馆,医院,饭店,商店,超市,幼儿园,别墅,居民小区,会所等各类建筑提供冷暖两用的空调系统,并可提供生活热水。

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