地源热泵技术的应用

1、热热能能刁乃仁刁乃仁热热能能主要内容主要内容n地源热泵空调地源热泵空调 技术的应用技术的应用 n暖通空调方案暖通空调方案 设计内容设计内容 n方案设计实例方案设计实例 热热能能n 热泵热泵- -水泵水泵 能应用冷凝器排出的热量进行供热的制冷系统。 热泵和制冷机的工作原理和过程是完全相同的。如同电冰箱。 热泵特点与分类热泵特点与分类热热能能地源热泵与水源热泵地源热泵与水源热泵n从热量来源的考虑从热量来源的考虑 “天上地下天上地下” 空气源热泵和地源热泵空气源热泵和地源热泵 地源地源- -热量的提取或蓄存都往来于大地之中；热量的提取或蓄存都往来于大地之中；n从与热泵换热器中制冷剂进行热量交换的介质

2、考虑从与热泵换热器中制冷剂进行热量交换的介质考虑 空气源热泵和水源热泵空气源热泵和水源热泵 水源水源与热泵换热器中制冷剂进行热量交换的都是水；与热泵换热器中制冷剂进行热量交换的都是水； n工程中的称谓工程中的称谓 土壤源热泵地源热泵；土壤源热泵地源热泵； 地下水源热泵水源热泵。地下水源热泵水源热泵。 热热能能节能节能 性能系数较高，节省运行费用性能系数较高，节省运行费用25255050；环保环保 废除锅炉房，不向室外排热，不用地下水；废除锅炉房，不向室外排热，不用地下水；可持续发展可持续发展 热量冬取夏蓄，利用可再生能源；热量冬取夏蓄，利用可再生能源；冷暖兼用冷暖兼用 均衡用电负荷，节省建筑空

3、间；均衡用电负荷，节省建筑空间；美观美观 无室外机，不影响建筑外观。无室外机，不影响建筑外观。地源热泵空调的突出优点地源热泵空调的突出优点热热能能初投资较高初投资较高 系统中增加地埋管换热器，造系统中增加地埋管换热器，造价高，受地质条件影响；价高，受地质条件影响；占用土地设置地埋管换热器占用土地设置地埋管换热器 在建筑容积率高的场合受限；在建筑容积率高的场合受限；冷热负荷的平衡冷热负荷的平衡 冷热负荷不平衡产生地下的热冷热负荷不平衡产生地下的热量积累。量积累。地源热泵空调的制约条件地源热泵空调的制约条件热热能能地埋管地源热泵空调的应用条件地埋管地源热泵空调的应用条件n有点地有点地 有地埋管有地

4、埋管n有点钱有点钱 有钱埋管有钱埋管n有点冷热负荷有点冷热负荷 用好埋管用好埋管n有眼光有眼光 因工程制宜，因地制宜，合理利用因工程制宜，因地制宜，合理利用 热热能能深入了解建设单位及项目情况深入了解建设单位及项目情况n建设单位的资金情况建设单位的资金情况n建设项目周围的外部条件建设项目周围的外部条件 冷热源现状冷热源现状 能源结构能源结构 可用于地埋管面积可用于地埋管面积n可利用低品位能源情况可利用低品位能源情况n建设项目特点建设项目特点 负荷特点负荷特点 使用情况使用情况 建设周期等建设周期等热热能能应用范围应用范围n 影响因素影响因素 价格：不同地区、不同地质条件、不同能源结构及价格价格

5、：不同地区、不同地质条件、不同能源结构及价格 竞争力：研发深度与广度、设计与施工质量、产业化程度竞争力：研发深度与广度、设计与施工质量、产业化程度n 应用范围应用范围 适量地下空间、一定的资金投入、冬冷夏热地区，中、适量地下空间、一定的资金投入、冬冷夏热地区，中、 小型空调工程。存有下列问题之一者优先考虑：小型空调工程。存有下列问题之一者优先考虑： 热源问题、冷却塔问题、室外挂机问题、节能环保要热源问题、冷却塔问题、室外挂机问题、节能环保要求高等求高等，如远离市区的别墅、加油站，古建筑等。，如远离市区的别墅、加油站，古建筑等。 任何一种空调方式，都有其应用条件和使用范围，任何一种空调方式，都有

6、其应用条件和使用范围，不可能也不应该包打天下不可能也不应该包打天下热热能能应用中常遇到的问题应用中常遇到的问题n全年冷热负荷不平衡对换热的影响全年冷热负荷不平衡对换热的影响 全年冷、热负荷平衡失调，将导致地埋管区域岩土体温度持续升高或降低，从而影响地埋管换热器的换热性能，降低地埋管换热系统的运行效率。n应对措施应对措施辅助冷热源辅助冷热源 冷负荷大于热负荷：加冷却塔混合系统 热负荷大于冷负荷：加辅助热源热热能能岩土层热物性的测定岩土层热物性的测定n测试目的测试目的 热物性地热换热器设计的基础数据；n测试方法测试方法 现场测试：测定地埋管的温度响应曲线n测试结果测试结果 被测地埋管竖直方向上的表

7、观导热系数n结果分析与应用结果分析与应用 温度响应曲线是否合理？重现性如何？ 用于地热换热器设计或模拟分析热热能能地下岩土导热系数测试曲线地下岩土导热系数测试曲线 n初始温度初始温度 14.5 n导热系数导热系数 1.592W/mkn容积比热容容积比热容 2.05106J/m3k-100102030405060701416182022242628303234Temperature ()Time (hr) Measured Calculated 热热能能问题探讨问题探讨u岩土层导热系数与地埋管换热能力岩土层导热系数与地埋管换热能力 换热量=传热面积传热温差/传热热阻u地埋管换热热阻地埋管换热热阻

8、 岩土层导热热阻：导热系数 温变热阻：负荷特性、地埋管结构u地埋管传热温差地埋管传热温差 可利用温差 地埋管循环液平均温度、地层未受干扰的温度热热能能方案设计中的问题方案设计中的问题n向地下释放热量与提取地下热量的不平衡问题向地下释放热量与提取地下热量的不平衡问题n单一地埋管系统与复合地源热泵系统单一地埋管系统与复合地源热泵系统n集中地源热泵与户式地源热泵集中地源热泵与户式地源热泵n集中地埋管循环水泵与分散循环水泵集中地埋管循环水泵与分散循环水泵n地源热泵空调与地源热泵供热地源热泵空调与地源热泵供热n地埋管集中埋设与分散调控地埋管集中埋设与分散调控热热能能一机多用的优缺点一机多用的优缺点s优点

9、优点初投资省机房面积小利用部分空调余热s缺点缺点采暖负荷与生活用热水负荷不匹配过渡季易出现大马拉小车，机组效率低多工况运行，切换频繁，效率低，操作维修量大多数情况下单设热泵热水机组单设热泵热水机组更合理些热热能能 方案设计的条件n负荷种类、大小及分布负荷种类、大小及分布 面积冷热指标的大小，生活用热水负荷面积冷热指标的大小，生活用热水负荷n冷热源方式与设置形式冷热源方式与设置形式 户式还是集中式机组？是否设置调峰锅炉？户式还是集中式机组？是否设置调峰锅炉？n地埋管敷设条件地埋管敷设条件 埋管空间，吸放热量大小、初投资水平埋管空间，吸放热量大小、初投资水平n系统运行调节与管理方式系统运行调节与管

10、理方式 夏季空调运行方式？生活用热水？热计量方式？夏季空调运行方式？生活用热水？热计量方式？ 热热能能方案利人利己，达到双赢或多赢方案利人利己，达到双赢或多赢n充分考虑甲方利益，以甲方为本充分考虑甲方利益，以甲方为本n充分考虑工程特点，针对性强充分考虑工程特点，针对性强n充分考虑甲方意图，合理合情充分考虑甲方意图，合理合情n多种方案综合比较，选择更合适的多种方案综合比较，选择更合适的热热能能1.每单位负荷（空调面积）需埋管多长？每单位负荷（空调面积）需埋管多长？ 土层热物性、负荷大小、运行方式、埋管布置形式等2.单位空调面积埋管需要多大的场地？单位空调面积埋管需要多大的场地？ 孔深、孔间距、布

11、置形式、负荷大小等3.地源空调单位面积增加的费用有多少？地源空调单位面积增加的费用有多少？ 钻孔的费用占了地热换热器增加费用的主要部分地热换热器设计是否合理决定着地热换热器设计是否合理决定着地源热泵经济性和运行的可靠性地源热泵经济性和运行的可靠性经济技术分析经济技术分析热热能能几种空调冷热源方案的经济技术比较几种空调冷热源方案的经济技术比较 冷源与热源 电压缩制冷机 电热水锅炉 电压缩制冷机 集中供热 空气源热泵 供暖设辅助热源 地源热泵 （空调、 供暖两用） 初投资比 1 1.15 1.20 1.30 年运行费比 1 0.65 0.60 0.48 系统 主要特点 初投资少；运行可靠，需设锅炉

12、房及冷却塔；但耗电量太大，浪费高品质能源，运行费用高 锅炉房由换热站取代，符合供热发展趋势，在无入网费时，初投资少；但供暖受外网制约，供暖运行费用较高。 节约设备用房，施工周期短，但室外机影响建筑立面，运行费用较高，不利于环保、节能。 可省去锅炉房、冷却塔等辅助设备；运行费用低；安全可靠； 节能、 环保；维修量小。但初投资较大，需占用地下空间。 热热能能说明：1、 冬、夏季运行天数为140天和90天计,每天运行10小时,负荷系数取0.7。2、 机房和冷却塔运行费用均指水泵等用电设备运行费用，表中为概算值。热热能能影响初投资的因素影响初投资的因素u空调末端形式及空调负荷的变化空调末端形式及空调负

13、荷的变化u施工现场岩土层热物性测试施工现场岩土层热物性测试u地埋管总量的调整地埋管总量的调整 现场地质情况、岩土热物性测试结果以及建筑冷现场地质情况、岩土热物性测试结果以及建筑冷热负荷的变化，影响地埋管总量和埋设位置。热负荷的变化，影响地埋管总量和埋设位置。u空调设备品牌影响工程初投资空调设备品牌影响工程初投资热热能能业主的得失业主的得失得得n高档次暖通空调系统：节能、环保；高档次暖通空调系统：节能、环保；n高投入产出比：每平方米增加高投入产出比：每平方米增加50508080元，元， 增加的价值增加的价值3 35 5倍，即多卖倍，即多卖150150500500元；元；n得到政府的鼓励与支持，以

14、至财政补贴；得到政府的鼓励与支持，以至财政补贴；n为用户提供了高档次的住宅，初投资略高，运为用户提供了高档次的住宅，初投资略高，运行费低。行费低。失失 初投资增加初投资增加50508080元。元。热热能能应用中注意的问题应用中注意的问题1. 土地换热器的设计是否合理 决定系统运行的可靠性和经济性决定系统运行的可靠性和经济性2. 现场地层热物性较为准确的测定 是土地换热器设计的基础是土地换热器设计的基础3. 地源热泵系统是一个系统工程 设计和运行时应使整个系统优化设计和运行时应使整个系统优化4. 地源热泵用作建筑空调冷热源 是合理可行的首选方案之一是合理可行的首选方案之一热热能能方案设计中存在的主要问题与应对方案设计中存在的主要问题与应对n对现行设计规范、规定、标准学习贯彻执行对现行设计规范、规定、标准学习贯彻执行不够，应加强对现行设计规范、规定、标准不够，应加强对现行设计规范、规定、标准的学习。的学习。n缺乏多方案技术经济比较，随意性较大。应缺乏多方案技术经济比较，随意性较大。应进行多方案比较，作出合理的设计。进行多方案比较，作出合理的设计。n缺乏对工程的深入了解与分析，方案针对性缺乏对工程的深入了解与分析，方案针对性差，千篇一律。方案应因工程而宜差，千篇一律。方案应因工程而宜热热能能 小结结地源热泵技术含量高地源热泵技术含量高s影