地源热泵在浙江地区的适用性分析

1、地源热泵在浙江地区的适用性分析作者：佟娜娜王启善朱正勇林小微2022 年 06 月 18 日来源：热泵资讯字体：（大中小） 点击： 2869 摘要： 地源热泵是近几年业内人士特别关注的一项被称为节能环保、可再生能源利用技术,本文主要对地埋管地源热泵空调系统应用于夏热冬冷的浙江地区的适用性、胜利案例以及应 留意的一些技术问题进行分析和探讨；关键词： 地源热泵；节能；适用性；热平稳1. 引言地源热泵由于在系统设备中不需要燃烧原料,所以没有CO2、SOX、粉尘等污染物的排放,属绿色环保型空调系统；特别是在当今环境污染与能源危机成为人类面对并必需赐予解决的社会背景下,以环保和节能为主要目标的绿色建筑及

2、相应的供暖空调系统应运产生,而地源热泵技术正是满意这些要求的有代表性的低能耗新型空调系统；2. 地源热泵技术简介地源热泵系统是以岩土体、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；依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；其为典型的可再生能源利用技术,与常规的水冷式冷水机组加锅炉供冷供热方式相比,地源热泵系统夏季可削减向大气的排热量,减缓城市的“ 热岛” 效应；冬季除使用少量电能以外,不使用一次化石能源, 可削减污染物的排放和一次能源的长途运输成本；工程运行实例说明,地源热泵空调系统

3、可削减一次能源消耗40%50%；3. 国内外进展状况简介国外对地源热泵的讨论较早 , 最早可以追溯到 1912 年瑞士的一个专利；而该技术的提出始于英美两国；美国在 1946 年进行的 12 个地下盘管讨论项目,这些系统测试了地下埋管的参数； 1954 年美国人创造了世界上第一台地源热泵；近十年来,地源热泵在欧美工业发达国家取得了快速进展,已成为一项成熟的应用技术；到2022 年底,美国有超过40 万台地源热泵系统在家庭、学校和商业建筑中使用；我国具有较好的热泵科研成果与应用基础,早在 20 世纪 50 岁月天津高校开展了热泵的讨论, 1965 年研制胜利国内第一台水冷式热泵机组；我国政府特别

4、重视热泵技术和浅层地热能资源的开发利用工作；到2022 年底,北京已有200 多个单位总计420 104m 2的建筑面积利用地源热泵系统进行供暖或供冷；4. 长江流域的气候特性中国长江流域及其周边地区有几个省市,是中国经济高速发达的地区,面积为 1810 4km 2,人口为 5.5 亿,国民生产总值约占全国的48%,是一个人口最密集,经济、文化比较发达的地区；依据我国建筑气候划分,该地区属于“ 夏热冬冷” 地区；即夏季气候闷热,最热月平均温度为25 30且以 28 30居多, 多数地方高于35的酷热天气长达半个月至一个月,比世界上同纬度其他地区高出 旱地区以外最酷热的地区,而且相对湿度常常高达

5、2左右,是地球上这个纬度范畴内除沙漠干 80%左右；冬季潮湿冰冷,最冷月平均温度为 2 7,大多数在 2 5之间,是地球上同纬度冬季最冰冷的地区；长江中下游沿岸及以北一带,日最低气温低于5的天数长达两个月甚至三个月的时间,且相对湿度仍然很高, 达 73%80%；故适合在该地区推广地源热泵技术,从而充分发挥地下蓄能的作用；浙江省是长江流域最具有代表性的省份之一,人口集中,能源消耗量大,污染问题 突出； 而且本地区能源资源相对比较匮乏,能源供应形势严肃；因此从节约能源,改善能源 结构和爱护环境这些问题考虑,也应当推广热泵这项节能技术；5. 地源热泵在浙江地区的适用性分析 地埋管地源热泵系统地埋管地

6、源热泵通过水作为冷热载体,借助地埋管换热器及管中的循环水与地层岩 土的热交换而到达制冷和供暖的成效；在夏季供冷时, 进出热泵机组冷凝器的冷却水把冷凝 热带入地埋管换热器,使之与岩土进行循环热交换后排热降温,同时使热泵机组的蒸发器产 出约 7的冷水达到空调供冷成效；同时储备热量,以备冬用；在冬季供热时,进出热泵机组蒸发器的热源水,在放出热量降低温度后回到地埋管换热器中,并使之与岩土进行热交换而猎取热量,使热泵机组的冷凝器产出 夏用；45 60的热水进行供热；同时储存冷量,以备因其不存在井水回灌、地面沉降、水资源铺张、地下水及地表水污染等一系列问题而备受关注；地处夏热冬冷地区的浙江省,全年雨水丰富

7、,水源充分；丰富的水资源使得本省的的部分岩土体的含水率高且地下水位高,并且部分地区的地下水的径流速度快；地埋管换热器的换热效率明显高于我国北方地区的干性岩土体的实际工程成效；与北方相比, 南方地区的第四系掩盖层厚度较薄,地层结构以基岩为主,岩土体的综合导热系数和单孔换热量要高于北方地区； 地下水地源热泵系统地下水地源热泵系统为开式系统,从水井或废弃的矿井中抽取的地下水；通过实际工程测试,浙江地区的地下水水温夏季约20,冬季约15,为优质的自然冷热源；许多地区的第四系松散岩类孔隙潜水以及承压水的富水量丰富；依据以义乌市水文地质图供应的资料,义乌市部分地区的单井出水量可达到1000t/ 天；特别是

8、对于地下水与地表水水力联排系亲密的地区, 地表水自然渗透补给地下水；地下水地源热泵系统可以直接抽取地下水,放到地表水体中, 不需回灌； 大大降低了系统的初投资,度； 地表水地源热泵系统降低了地下水地源热泵系统的复杂在靠近江、河、湖、海等大量自然水体的地方,利用这些自然水体作为热泵的低温热源是比较经济的一种空调热泵形式；近两年进展较快的利用城市污水和工业废水的污水源热泵系统也属于地表水地源热泵系统的形式；与前两种地源热泵系统形式相比较,地表水地源热泵系统的初投资最低；地表水地源热泵系统有开式和闭式两种系统；浙江杭州的千岛湖、青山湖、钱塘江、新安江、东阳江等地表水体中包蕴着大量的低温地热能； 千岛

9、湖的旅行资源带动了淳安县的进展,鳞次栉比的度假别墅群以及五星级酒店等如雨后春笋般涌现,为地源热泵系统的应用供应了契机；而千岛湖湖水是独一无二的天然冷热源； 千岛湖的水质为一级水质,为农夫山泉的取水源；取水经过简洁处理即可直接进入热泵机组进行换热,不需软水处理等复杂步骤,节约了初投资, 简化了系统；通过对千岛湖进行测试,夏季室外温度为 35时,水面以下 20m的水温约为 12.6 ；水面以下 15m的水温约为 16.1 ；远远低于室外温度；冬季室外温度为 10.3 时, 水面以下 4m的水温约为10.0 ；水面以下 15m的水温约为 9.9 ；水面以下 20m的水温约为 9.9 ；5m以下水温基

10、本恒定,不受室外温度的影响,不随室外温度的波动而变化；6. 地源热泵空调系统在浙江省的典型工程实例在浙江省的杭州、宁波、绍兴、嘉兴、义乌等地区有地埋管地源热泵和地下水地源热泵工程技术的应用,约有25 104万 m 2 建筑面积采纳热泵系统,主要用于别墅、办公楼、酒店、商场等中心空调系统调温；（一）杭州大世界五金城总建筑面积 26 10 4m 2,总投资 5 亿元；占地 111600m 2,以五金文化为核心,集合国际五金产品展现和贸易；采纳地埋管地源热泵系统,双 U垂直埋管式系统,钻孔深度 45m；（二）杭州朗诗国际街区杭州朗诗国际街区位于杭州下沙经济技术开发区 面积 21 104m 2,采纳目

11、前世界先进技术的高舒服度住宅,6 号大街和 27 号街交叉口, 总建筑 其冷热源全部采纳地源热泵系统,同时供应空调系统冷热水和卫生热水；本工程共布置地埋孔 2200 口,其中桩基埋管约 200口,由于桩基埋管风险较大,因此,另外 2022 口全采纳钻孔埋管,孔深 80m,采纳 W型（见图 1）；（三）杭州中北花园二期杭州中北花园二期位于杭州市下城区上塘路与文晖路交叉口,总占地面积为 22785m 2,总建筑面积约为 99625m 2,采纳地源热泵中心空调系统；该系统除了进行室内制冷制热外,同时供应生活热水及为游泳池加热；本工程土壤换热器共布置地埋管 704 口,埋管形式分为桩基埋管和钻孔埋管两

12、个部分,其中桩基埋管为 610 口,有效长度 35m,地埋管为 94 口,有效长度 35m,采纳 PE25管材, W型埋管；（四）千岛湖天屿山顶度假别墅 2022 年中国十大超级豪宅之一：千岛湖天屿山顶别墅,择址于千岛湖制高点,三面环水； 该项目共有70 多套别墅及一套五星级国际五星级SPA酒店；建筑面积达25 103m 2；该项目采纳地埋管式地源热泵系统,埋管深度100m,采纳 HDPE De32 管材,双 U型埋管；本项目室外地埋管设计湖北风神净化空调工程有限公司与浙江省工程物探勘察院共同完成,施工过程中采纳了创新的无尘施工技术,受到了业主的一样好评；（五）千岛湖碧水华庭度假村本项目位于千

13、岛湖中心湖区进贤湾中心位置,共有 26 套别墅及一套治理楼；建筑面积达 25 10 3m 2；该项目利用自然资源千岛湖湖水,采纳地表水地源热泵系统,在满意室内空调及采暖要求的前提下,供应生活卫生热水；机组采纳节能高效的涡旋冷热水型水源热泵机组；7. 结语地源热泵空调系统在我国是一项新的技术,是一项跨专业、跨学科的综合能源利用技术, 在北方城市, 如北京、沈阳以及河北等省份已经得到了胜利应用；而在夏热冬冷的浙江地区进展仍处于起步阶段；通过以上分析,地源热泵空调系统在浙江地区是特别适用的；夏热冬冷地区建筑物的负荷特点是夏季冷负荷远大于冬季热负荷,在设计过程中需要留意： 不行为了满意较大的冷负荷的需

14、要,盲目加大地下埋管换热器的配置,由于这不仅会增加初投资, 仍存在影响系统正常运行和使运行能耗增加的风险；因此, 笔者建议在工程设计中须留意如下几点： 精确勘测明白地下岩土体的岩性组成、温度及热物性、 地下水位及其丰- 枯水期的变化幅度, 以供精确运算埋管处岩土体向周边岩土的散热量和正确设计地埋管换热器的埋管长度；同时应针对不同的地层采纳不同配比的回填料,以保证地埋孔的换热成效； 设置地热换热器的主要费用是钻孔的费用,正确设计地热换热器埋管的长度对于保证系统的性能和经济性特别重要,因此要进行综合技术经济分析；在有条件时, 可以结合建筑桩基形式利用桩孔进行埋管设置,可省去大量的钻孔费用,施工也极为便利快捷； 为保证地下热平稳,防止热积累现象的发生,可以采纳冬季热负荷设计地埋管换热器,夏季采纳冷却塔帮助散热的方式,以削减夏季排入地层的热量 , 仍可以采纳冷凝热回收装置免费制取生活热水,求得取、排热量的平稳,以及削减初投资与运行能耗；参考文献