可再生能源地源热泵介绍讲解

可再生能源

－－地源热泵地热资源的利用土壤热源热泵系统（GSHP）综述土壤有效导热系数的研究及热响应实验土壤热源热泵系统地埋管换热器放热量实验GSHP系统设计上海天邻别墅GSHP系统分析大规模地源热泵土壤温度变化模拟国内GSHP系统工程应用目录地热资源的利用目前，建筑节能开展得如火如荼，地源热泵系统作为一种可再生能源系统，正受到前所未有的重视。《中华人民共和国可再生能源法》已由中华人民共和国第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议于2005年2月28日通过，现予公布，自2006年1月1日起施行。GSHP系统综述GSHP系统术语GSHP系统类型GSHP系统与常规家用空调系统的比较GSHP系统的优点GSHP系统的关键技术大地初始温度场分布埋地换热器传热数学模型GSHP系统综述地源热泵系统(GSHP)土壤耦合热泵系统(GCHP)地下水热泵系统(GWHP)地表水热泵系统(SWHP)GSHP系统供热模式GSHP系统制冷模式系统比较常规家用空调系统GSHP的优点低运行费用，比传统空调系统节能25～50％多余过热蒸汽经减温装置，夏季向用户提供免费热水，冬季热水加热的费用减半低噪声，运行安静不受室外温度波动影响，高效，运行稳定对环境影响小，绿色环保提供优质的室内热舒适环境低维护费用,为传统空调系统的1/3用于区域供热、供冷，调节性高经久耐用，寿命可达20年以上结构紧凑，无外挂设备，美观大方GSHP系统的关键技术埋地换热器传热模型的研究

回填材料的研发

土壤热源热泵系统的合理配置

土壤热物性的研究大地初始温度场分布埋地换热器传热数学模型根据拉氏变换可得温度解析解t=960h不同土柱半径处土壤温度土壤有效导热系数研究土壤有效导热系数试验研究（1996～1997）土壤有效导热系数的分形研究（2002～2003）土壤有效导热系数的试验研究土壤有效导热的一般表述含水率密度饱和度土温t空隙比e探针测量试验原理

1.加热器引线2.

热电偶3.

陶瓷管4.

热电偶引线5.

不锈钢套管6.

环氧树脂7.

不锈钢管8.

石蜡填料9.

双股加热器绕线10.

焊接封头式中，是单位长度探针的热容量。是单位长度探针单位时间的发热量。根据拉氏变换可得探针的过余温度土壤有效导热系数的试验研究Fig.1土Fig.2砂Fig.4土砂比2：1Fig.3土砂比1：2土壤有效导热系数的分形研究SectionPlaneofSoilSample1SectionPlaneofSoilSample2剖面固体颗粒分布分维

面积测量尺度——固体颗粒面积——无标度空间土壤样品1：10-6mm2～4mm2

土壤样品2：10-3mm2～100mm2土壤剖面上固体颗粒分布自相似规律土壤样品1自相似分布规律土壤样品2自相似分布规律土壤样品粒径分布自相似规律土壤样品1粒径分布规律土壤样品2粒径分布规律土壤结构的分形模型

土壤微结构空间分布微结构分形模型土壤嚷样品声有效降导热连系数孔的分收形表抖述土壤样品1土壤样品2土壤样品1土壤样品2土壤简样品羡有效记导热锯系数乌数据涌比较样品1试验街数据分形旗计算阁数据样品2试验太数据分形符计算尊数据热响铜应实胞验热响榴应实框验的权理论粪基础性是开填尔文查的线碑源理胆论，关以下由公式薄描述直了线尖源理席论，厉热响飞应实祥验就巴是在教此公对式基违础上喜进行著土壤士热参呢数计亲算的热响疤应实腰验原役理图里如右错图所象示热响言应实录验设朋备的哀原理异就是睁一个筒闭式可的加守热设袍备，辜通过况地下名换热掠器给绍土壤并加热养，并辉记录滚相关陕温度本数据崭，根颗据所钟收集慨数据软通过悬专业购数据阴分析顿软件知进行挑数据仓分析渣从而园得到削导热遣系数领等参掠数。地下换热器实验设备电源数据采集加热热响贴应实常验热响赖应实变验装盟置外风观图热响毫应实跃验数猾据处嗓理软淹件地埋饼管换际热器肿放热薪量实基验本实老验所屠处地加点为孔同济姐大学全文远哀楼，秀原理裕图如较右图激所示1－危单U追型地娇埋管弹；2－桌恒温拥水箱絮；3－士电加阁热器鹅1；4－铜电加黎热器柴2；5－标球阀希；6－岂水泵窜；7－糠止回性阀；8－煎铂电看阻温断度计裂；9－沉水表洪；10冰－潜治水泵筐；11赤－Y句型过信滤器岛。某地些源热掘泵地泡埋管投换热岸器试细验原市理图地埋栗管换炭热器兽放热惨量实闪验对于旷特定能的地询埋管欲换热迹器，迁在保品持其矛他量等不变章的情构况下晋，单笨位井在深放可热量傍随着康供水倒温度继的提霸高而诉增大竞，通盐过最爆小二虾乘法按拟合欧可以妇得到礼单位畜井深赖放热暖量随阀供水赛温度赠的变赛化关创系式随为：劫y监=倦21奇7.触26排Ln汇(x廉)－心74毫3.杰29式中异，y满为单永位井魂深放扮热量洪，w读/m堵井深阶；x话为供冲水温谣度，桑℃。GS妻HP揪系统施设计GS晴HP蔑系统您设计照基础升资料空调鸦系统执的冷伶热负屑荷室内矩空调写设备跟的选俘择室内盈空调含系统染的设旷计GS昨HP敢系统锣的选篇择和避设计窜步骤GC相HP缘瑞系统峰地下尿换热痒器设困计GS灿HP结系统泡设计稳基础掌资料总平退面的缠水文积地质僻、地集表情趋况地质皆和水浮文地俘质的虚成分站调查沟报告地表难水应屋用调循查报春告地下庆水系咱统试芬验井属的调疫查报榆告垂直住地下幅换热盾器系搏统试率验孔存调查店报告水平掌地下欧换热蔑器试映验坑帅调查卖报告监视泽井水的卡质量空调扫冷热枕负荷分区炒负荷高峰介负荷己－用咬于地踢下换石热器衬设计平均玻负荷总能挖耗计悟算De前gr桐ee土d誓ay贵法Bi诸n法Ho删ur似b笔y养ho添ur暑法De咐ST负荷歉频率等表地下廉负荷室内艰空调起设备生的选喷择水－快空气手水源傻热泵瓦机组GC尸HP很系统斑使用GW放HP纺和S议WH祝P系距统使错用美国嫁制冷竞学会资（A总RI肃）的更水－方空气饮热泵黎标准GC关HP末系统健的选会择考虑盖地下拆换热碧器所玩需的辉地表笑面积考虑疾地下沾管道疗的承榜压立式狐热交某换器省一般震限制解在六坡层以材下水平罗系统燥考虑迷占地津面积混合仓式G发CH翼P系雁统（箱附加缴冷却肠塔）游乐到场、银草地涉、停递车场外可设窗置地迅下换侨热器管道云要保店温（芹管路绪温度吃高于征7.宏2～哨10呼℃除剖外）北方主地区谣系统颈需加耻抗冻腥剂溶平液美国桨GS再HP双系统锅的水饺温要辣求GC油HP吼系统境设计偏步骤决定欣地下邪性质番（钻伐试验绒孔洞膏）确定财管道趋管径逆、尺挂寸、毒孔洞塞分析旱、回西填计算伸所需为孔洞币长度逮及布有置孔歼洞设计郊外部全集管系统刘的阻骗力计奸算及侧水泵单的选怒择设计蒸清洁舅系统GC熊HP亦系统删地下佣换热午器设环计地下规换热躺器埋充管形购式竖直筒埋管势、水蜂平埋咳管管路脆连接走方式串连龄、并仰联流谜动同程本、异懂程地下意热交卖换器技的组高成供回部集管索、环芝路、租同程度回流组管、U型辞弯管塑料痛管的留选择塑料菌管材惠－P句E笔、P挽BGC竖HP逮系统圣地下润换热血器设候计塑料前管尺彩寸PE挡34象08热S压DR疑11PE腐34腾08谱S牙CH榆40PB清21祖10财S厘DR吐13帽.5PB池21浙10军S祖DR鱼17塑料各管直拿径的堡选择管道勇要大酱到足书够保模持最密小输腊送功宫率管道片要小经到管往内流角动为榜紊流内径负小于定50美mm债，管谦内流输速0熔.6镇～1港.2理m/略s内径术大于辟50涨mm异，管被内流哀速小傲于1测.8券m/辨s地下跨换热浆器换壤热量侧－地扎下负疼荷地下雨换热扬器长图度单位令管长含换热量凯35腔～5票5W购/m同济驾大学蛛试验激单位仁管长班换热坚量4途0～尿60鞠W/你mGC砌HP拉系统俊地下肺换热擦器设哄计地下忠换热跳器的鄙钻孔数数钻孔劣间距喷—相释邻孔手洞最抛小间岔距4.宁5挪m地下海换热饭器的币孔深根据拍钻孔竭数确吐定，仆一般鬼为4方0～话90看m地下写换热车器阻躺力计惰算沿程贩阻力局部诸阻力枕采用眯当量劳尺度姨法地下电换热顶器环论路水荐泵选吼型地下袜换热博器水恢管承养压能葵力校匠核水系泄统其蔽他装岛置设宝计空调泳系统现全年杏运行痛能耗符分析BI句N参数全年呢动态诉负荷井计算GS掘HP系统链全年述运行坛能耗台计算热泵刘机组复的能耍耗埋地束换热间器侧徒循环干水泵仙能耗室内翁侧冷裕冻水混循环睬水泵影能耗空调林末端释设备配能耗AS蒙HP系统却全年劝运行滔能耗夕计算风冷筝热泵罚机组梢能耗风侧凶换热捧器风党机能总耗冬季忌除霜态能耗室内爹侧冷扔冻水乞循环况水泵撒能耗空调南末端最设备彻能耗GS恒HP酒A勤SH掠P系统请负荷民侧能继耗相毛同忽扑略不浇计上海侨地区祖2℃刻间隔绿24比小时营运行遮BI罚N参乐数BIN-6-4-202468101214hours（h）

1276168351524486440498521478428wetbulbtemperature（℃）

-6.3-5.1-3.3-1.60.11.83.86.28.210.011.5BIN1618202224262830323436hours（h）499589613616537718587361927714wetbulbtemperature（℃）

13.615.517.61921.423.825.025.826.427.027.4天邻枝别墅忽全年醋动态惜负荷畅计算GS甜HP就系统小全年乞运行杰能耗套分析AS透HP刚系统透能耗逢分析埋地笋换热伍器内奴部温禁度分桌布埋地狗换热依器内馅部温次度模码拟如昼图所浇示，宏可以涛看出改管间蹲距对凯温度赚变化删的影崖响，类上图副为间过距5拢2m刃m，办下图透间距德72励mm悠，为镇了防过止供镰回水植管间雀的热业干扰此，管路间距灾应选精择适山宜长矮度。土壤灯源热安泵管慰群的接模拟喇结果间距垦4m温升右0.城40冰1℃间距奶3m温升底0.声71辰2℃间距肾2m温升粉1.典41沉3℃大规竿模土谎壤源厅热泵底管群捐，由躁于其护埋管顽布置鞭密集肢，在有中心抱区域西会造阀成土帽壤的革热堆慈积，懂土壤弊温度大的升降高如览果不蔑能得巧到及辰时的航恢复愚，将序对换蒜热性肃能造邪成很棒大影絮响，辫所以抚，对游热泵渗管群察的模朽拟显府得尤孤为重雄要。模拟决了不条同管哪间距田经过欲一年数后的闸土壤域温度暴变化伯。选破取点错为中旧心最形不利异点。间距歇2m慕的管刻群土捐壤温仇度年协变化间距茶4m近的管烛群土窃壤温望度年民变化桩基葱式管仙群模毛拟目前滨，工粱程中死出现黑了利楼用建谅筑现墙有桩胆基埋降设换油热器述的实嗽例。举在工奶程桩蜡中埋粗设换怜热器专，可蔑以减剥少系色统的敌初投剥资，砌使地接源热裁泵能娱够得直到更样普遍她的使经用。土壤看源换戒热器粗埋管蜓方式钻孔固埋设迹单U龟型管命换热铸器钻孔里埋设茂W型击管换穷热器工程则桩内妖埋设掀换热哪器土壤房诚源换绣热器启埋管花方式武昌陆对工附程桩闭内埋谎设大排直径堡螺旋匠盘管理换热纺器和碑W型耍换热堆器的菜形式丝式进行鞋多次券试验歼，埋值设W外型换睬热器绒一次辟试验右成功程，两层次埋筋设大奔直径满螺旋圆盘管技换热丙器的前试验坡均失犁败，辅分析的失败遇原因镰主要麻是试墓验桩任深4神5m馒，存制在桩沿位偏鬼差，文工程匀桩在号放下圆导管希和用逐导管裙捣固浪混凝削土时府极易极撞断季捆扎相在钢碍筋网昨架内束侧的轧HD闪PE量10熔0塑昂料管邀，虽房诚然设损计考唤虑了吨在钢锯筋网还架内铲设置亡井字器型导悬管舱沫保护喇塑料绿管，良但吊堡装2露0m翠钢筋蚁网架捷易变谈形，旷且旋妨喷钻吐孔桩驾成孔洲速度碑快，肤泥浆赚护壁盼质量普不高载，易省造成吐塌孔轧，强恋行放胜下的土钢筋开网架略内的贿导管谱舱中柳心存肃在偏迷差，膝造成悔导管汁放下问失败房诚。故轧工程伏桩内坦埋设秀换热控器设毫计采出用W线型换壮热器蛇。桩基材式地亦源热永泵土拢壤温球度年掩变化桩基湿式地脊源热黄泵土燃壤温筑度年蒸变化桩基处式地失源热爽泵土吃壤温互度年刻变化管群锻中心标区域烛热堆恼积较姥显著侄，模母拟单疮管换显热量肥为5臭0W脏/m遣的情章况，昼经过翼一年湿的运棋行，厚温度朗升高凳为1毒.3馒度左领右。模拟嗽土壤黄温度悄测点集布置吗图桩基凑式地都源热脚泵土榴壤温草度年廉变化红色洗为距役离换窗热器粥最近绑点其令温度厉波动贴随水岛温的散变化酸波动鸽最大全；黑屠色为撤距离阵换热裁器最违远点蜡其温众度变哨化滞和后于置水温勿变化国内敞土壤即源换赢热器坛试验身研究武昌窜某工垫地测蓄试井旋研究杭州溜某工夏地测畜试井逗研究武昌抵站某演工地敲测试骄井研赶究南京债朗诗密国际疗街区局测试贩井研晒究土壤车源换喘热器绿试验脖研究武昌栽某工黎地测贺试井浸研究试验选用的井埋管编号1号井单U埋管2号井W型埋管垂直埋管段垂直深度[m]105110垂直管总长度[m]210440回填材料水泥浆＋膨润土水泥浆＋膨润土安装方法自然下管自然下管井口直径400mm500mmPE管外径[mm]2525内径[mm]2020连接管距离[m]2045连接管总长度[m]4090保温材料橡树保温套,厚度20mm试验根井埋槽管的饺施工捐和安称装数轨据土壤翅源换呜热器期试验推研究武昌监某工毒地测烂试井扒研究试验冒井埋削管垂妖直段胜的释反热量调分析1号井埋管垂直段传热性能分析2号井埋管垂直段传热性能分析进水温度流量进出口温差散热量进水温度流量进出口温差散热量[℃][m3/h][K][W/m井深][℃][m3/h][K][W/m井深]37.20.8815.158.437.360.8856.6872.8试验注井埋毅管垂迈直段库的吸衰热量姑分析1号井埋管垂直段传热性能分析2号井埋管垂直段传热性能分析进水温度流量进出口温差取热量进水温度流量进出口温差取热量[℃][m3/h][K][W/m井深][℃][m3/h][K][W/m井深]4.30.814.6414.30.8126.352.8试验蓬研究押发现秋，W膀型井姥埋管趁在深眯度相贫差5臣m的害情况阿下比闯单U境型井幼埋管贯散热更能力仪约大右20畜%以大上，记取热慌能力反约大谁25脸%以诸上。土壤累源换柳热器沙试验糟研究杭州柜某工压地测妇试井阁研究试验斜井埋毒管的坊施工联和安煤装数吧据试验选用的井埋管编号1号井单Ｕ埋管2号井单Ｕ埋管垂直埋管段垂直深度[m]3060垂直管总长度[m]60120回填材料混凝土水泥浆＋膨润土安装方法300mm钢筋笼自然下管井口直径400mm110mmPE管外径[mm]2525内径[mm]2020连接管距离[m]14.610.1连接管总长度[m]29.220.2保温材料橡树保温套,厚度20mm土壤矩源换右热器著试验戒研究杭州谦某工葬地测奴试井信研究试验丛井埋狠管垂冻直段住的释秘热量念分析试验背井埋株管垂挨直段保的吸为热量论分析试验帆研究扶发现赠，回铲填材材料混享凝土却的传耐热性线能优五于水范泥浆冰＋膨暴润土私。其俘单位白散热隆能力杂增大仆30念％左述右，什取热拍能力谊增大胜27内％左化右。1号井埋管垂直段传热性能分析2号井埋管垂直段传热性能分析进水温度流量进出口温差散热量进水温度流量进出口温差散热量[℃][m3/h][K][W/m井深][℃][m3/h][K][W/m井深]36.90.86264.337.050.862.7344.71号井埋管垂直段传热性能分析2号井埋管垂直段传热性能分析进水温度流量进出口温差取热量进水温度流量进出口温差取热量[℃][m3/h][K][W/m井深][℃][m3/h][K][W/m井深]5.350.8571.5148.65.350.8422.2636.4土壤递源换锻热器担试验猜研究武昌治站某震工地茫测试凑井研纸究试验瞎井埋絮管的桥施工灰和安舰装数种据试验选用的井埋管编号1号井单U埋管2号井双U埋管工程灌注桩U埋管垂直埋管段垂直深度[m]606036垂直管总长度[m]12012072回填材料泥浆泥浆混凝土安装方法自然下管自然下管自然下管井口直径150mm150mm400mmPE管外径[mm]323232内径[mm]262626连接管距离[m]20306连接管总长度[m]406012保温材料橡树保温套,厚度20mm土壤摄源换饲热器画试验泼研究武昌政站某叮工地装测试焦井研馋究试验桨井埋童管垂震直段丝式的释尘热量爬分析1号井埋管垂直段传热性能分析2号井埋管垂直段传热性能分析工程桩埋管垂直段传热性能分析进水温度流量进出口温差散热量进水温度流量进出口温差散热量进水温度流量进出口温差散热量[℃][m3/h][K][W/m井深][℃][m3/h][K][W/m井深][℃][m3/h][K][W/m井深]37.51.1082.56237.51.1552.157836.90.86260土壤影源换荷热器厅试验丢研究武昌锄站某叼工地钞测试箭井研掠究试验伞井埋岩管垂睁直段间的吸录热量额分析1号井埋管垂直段传热性能分析2号井埋管垂直段传热性能分析工程桩埋管垂直段传热性能分析进水温度流量进出口温差取热量进水温度流量进出口温差取热量进水温度流量进出口温差取热量[℃][m3/h][K][W/m井深][℃][m3/h][K][W/m井深][℃][m3/h][K][W/m井深]6.91.112.3396.91.1152.15485.350.8422.2641试验燃研究杨发现龟，管至径相深同，摩流量愧相当持的情煎况下魔，双滩U型下埋管尊可以彼增大固取热枪量的偿散热倚量约姿20汇%，蜓灌注巧桩的蹦取散沿热量规与单搜U型短埋管竞基本赢接近径。由于归武昌努站的土测试孙时间共短，还试验踢结果宪与杭夫州相中差很导大，外偏差剩与试娃验方麦法有窝关，映试验寸结果殃仅供恨设计刻参考什。本兆工程腿土壤挖源换否热器课传热府能力上采用畏距于菌武昌蝇站3担.5腐km夕处某界工地洽的测焰试数乎据，汇并用膨杭州侨工程坟桩的蛮试验脂研究跟结果妻进行旁修正县，这通样的无结果球偏于猫安全牌。

单U型井埋管W型井埋管工程桩W型埋管管径

DN25/DN32DN25/DN32DN32释热量[W/m井深]587395吸热量[W/m井深]415369传热形能力丛表埋管型式总释热量(kW)总吸热量(kW)地块A工程桩加65m单U型井埋管233159地块B工程桩加65m单U型井埋管35622542地块C工程桩加65m单U型井埋管848601工程桩加65m单U和Ｗ型井埋管1014733地块D工程桩加65m单U型井埋管1163833工程桩加75m单U型井埋管1262902地块E工程桩加65m单U型井埋管16751185工程桩加75m单U型井埋管19351368各地勇块的眼释热阔和吸吐热能江力表当设鲁计单呆U型翁井埋祸管钻宣孔深莫度为滚65违m时繁，地个块A狸、B荷、C乒区的弃总释焦热量蒙46测33巩kW骨,腊总吸末热量恢33召02枯kW术；当地桌块A疲、B论、D浆区设知计单呈U型朋井埋绑管钻本孔深友度为植75锡m偶,删C区关设计创W型顽井埋梯管钻膨孔深滥度为俊75足m时拢，地劝块A亡、B材、C吧、D堤区的搂总释群热量艘64谨71链kW朽,钉总吸容热量砍46献29昨kW解。国内溪桩基卧式地茅源热旱泵工事程实滨例南京麻朗诗蚊国际端街区占地侦面积耐16锡万平闭米；建筑瓣面积我30企万平商米；共1嚷8层朗诗麦国际贯街区绳地源钟热泵描系统朗诗调国际忆街区谈采用台土壤择耦合漂地源亲热泵跑系统离，垂湖直埋哥管方拌式从朗土壤变中提陪取和崖释放赞热量利用骆建筑岸本身动的桩驴基，寺在桩赴基中险埋入晶U型蛋或W茶型土米壤换叠热器舌，节夫省了狮埋设潮土壤努换热山器所岂需的庆打井孔费用神，同班时节但省了岔占地律面积由桩征基内划换热傍器提腥供的闯冷量扛不足扁，剩屋余部崖分在漏建筑柴周边迅打井坊进行礼补充土壤球源换袭热器物试验许研究南京妄朗诗克国际阔街区亿测试睡井研许究试验选用的井埋管编号B4号井单U埋管B6号井W型埋管垂直埋管段垂直深度[m]6060垂直管总长度[m]120120回填材料黄沙＋膨润土水泥浆＋膨润土安装方法自然下管采用支承PE管外径[mm]2525内径[mm]2020连接管距离[m]26.222.8连接管总长度[m]52.445.6保温材料橡树保温套,厚度20mm试验乓井埋焰管的滥施工库和安剧装数羽据土壤销源换勉热器挨试验沿研究南京艺朗诗剂国际僚街区猫测试妈井研赢究试验棵井埋芽管垂彻直段能的释拥热量逃分析B4号井埋管垂直段传热性能分析B6号井埋管垂直段传热性能分析进水温度流量进出口温差散热量进水温度流量进出口温差散热量[℃][m3/h][K][W/m井深][℃][m3/h][K][W/m井深]34.720.8214.0764.434.590.8133.695