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1、地源热泵中央空调系统介绍 节约 需要使用 的能源 建筑物的节能设计 维护结构材料 构造 合理的空调系统 负荷计算 设计思路 科学的运行管理 系统调节 使用维护 可利用的 可再生 能源 水 空气阳光土壤人员 照明及设备散热其它 不可再生 的能源 煤气电油其它 热泵空调 热泵原理 热泵技术是全世界近年来倍受关注的一项新型能源技术 其基本原理基于逆卡诺循环 采用电能驱动 从低温热源中吸取热量 并将其传输给高温热源以供使用 传输到高温热源中的热量不仅大于所消耗的能量 而且大于从低温热源中吸收的能量 在标准工况下 系统消耗一个单位的能量 从低温热源中提取二个单位的能量 合在一起输出三个单位的能量 热泵空
2、调优点 热泵有四大优点 第一是节能 有利于能源的综合利用 第二点是有利于环境保护 第三点是冷热结合 设备应用率高 节省初投资 第四因为它是电驱动 所以它调控比较方便 因此热泵备受大家的关心 是一种节能 环保空调技术 热泵系统主要由四部份构成 热泵系统主要由四部份构成 分别是压缩机 散热盘管 俗称冷凝器 膨胀阀 吸热盘管 俗称蒸发器 不同方式制热运行费 常见的热泵系统 空气源热泵系统 水源热泵系统 1 水源热泵中央空调系统2 水环热泵户式空调系统3 海水水源热泵系统土壤源热泵系统 空气源热泵 空气源热泵机组 空气源热泵系统通过空气蓄能获取低温热源 经系统高效整合后成为冷热源 用来供冷 供暖或供应
3、热水 空气源热泵机组由室外机和室内机两部分组成 它在冬季作为热源 提供低温热水采暖 在夏季作为冷源 提供冷水给风机盘管制冷 室外机与空气进行热交换 通过氟22介质将冷热传送到室内机 室内机通过板式换热器将氟22的冷热水 由冷热水在居室内循环 冷热合一 节省初投资 广西桂林位于长江以南地区 冬季气温不是很低但湿度较大 而夏季异常炎热 这就要求空气源热泵机组必须有较强的温度 湿度适应能力 空气源热泵机组不但可以夏季制冷 冬季供热 不用设冷却塔 避免了因冷却塔水污染而产生的军团菌对室内空气的污染 不单独占用机房 运行费用低 是节能 环保 安全的中央空调系统 空气源热泵机组使用图 地源热泵中央空调系统
4、 地源热泵中央空调系统简介 地源热泵空调系统技术在20世纪40年代就在美国国会大厦使用 于50年代形成第一次高潮 直至20世纪70年代世界石油危机使得人们关注节能时 地源热泵的推广才迅速展开 经过50多年的发展 地源热泵技术在北美和欧洲已非常成熟 在美国 地源系统占整个供暖空调系统的20 并且地源热泵销量正以每年的20 速度递增 地源热泵中央空调系统简介 我国气候条件与美国比较相似 北美的地源热泵方式对我国更具有借鉴意义 建设部于2006年推出了 地源热泵系统工程技术规范 及财政部建设部关于 可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法 的通知 和广西住建厅下发的 广西壮族自治区可再生能源建筑应用管
5、理办法 不但对地源热泵的设计 施工及验收进行规范并从政策及资金上给予大力支持 桂林市2011年被列为国家第三批可再生能源建筑应用示范城市 桂林市政府将在建筑领域大力推广使用可再生能源建筑应用技术 凡属于全市范围内新建 改建 扩建的公共建筑或居住建筑以及既有建筑改造项目 均可申报可再生能源建筑应用示范项目 符合申报条件的将获得专项补助资金 地源热泵中央空调系统简介 目前地源热泵技术的应用已从单一的供暖发展到同时供暖 供冷 供生活热水 热源也从地下水发展到江 河 湖 海 城市污水等 地源热泵系统通过大地 土壤 地下水等 天然资源吸收或释放能量 再由热泵机组向建筑物供冷供暖供热 是一种利用可再生能源
6、的高效节能的新型空调系统 可广泛应用于商业楼宇 公共建筑 住宅公寓 学校 医院等建筑物 地源热泵中央空调系统简介 和传统空调相比 地源热泵的维护成本非常低 无需专人看管 节省占地空间 没有氨氧化物 二氧化硫和烟尘的排放 没有污染 根据现有的工程测算 采用地下水式地源热泵 冷热源部分系统初期投资为每平方米300 400元 与采用冷机组加锅炉中央空调系的投资大致相同 如果全国每年在2000万平方米建筑中推广使用地源热泵系统供暖空调 则可节约70万立方米标准煤或5 2亿立方米天燃气 同时减少约470吨氮氧化物和40吨颗粒物的排放 浅层地温能的利用 一般将土壤 地下水和地表水这些温度低于25 的热能称
7、之浅层地能 我国浅层地能资源潜力巨大 据专家测算 我国近百米内的土壤每年可采集的低温能源是我国目前发电装机容量4 108kW的3750倍 而百米内地下水每年可采集的低温能量也有2 108kW 广西能源自给率仅为1 4 建筑能耗占全社会总耗能将近1 5 桂林市能源资源极为有限 能源供应以外地调入为主 石油和天然气尚未发现可供开采的工业储量 电力供应60 从南方电网调入 天然气 原油全部由外地调入 能源问题直接关系到桂林市现代化建设的进程 大力开发利用浅层地温能可以优化能源结构 缓解能源供应压力 浅层地温能的利用 浅层地温能开发利用的重点是建筑用能 建筑能耗在全社会总能消耗中所占比例较大 发达国家
8、建筑能耗占全社会总能耗的35 我国住宅能耗占全国总能耗的37 是能耗大户 而城市住宅中的供暖制冷又占了绝大部分 如果供暖制冷这部分能源的70 80 利用浅层地温能 那么 社会总能耗中10 以上可来自可再生能源 目前 我国水电总量只占全国总能量的7 可以预见 在不远的将来 浅层地温能用好后 其意义可能会超过水电 地源热泵中央空调系统简介 地源热泵中空调系统的热源来自土壤及各种水源 如地下水 江 河 湖 海水及废水等 不论是夏季还是冬季 桂林的的地下水常年稳定在14 至16 之间 而空气的温度夏季高达40 左右 冬季可低至4 左右 显然 在桂林地区对地表水提取能量要更加有效 地源热泵中央空调系统简
9、介 但并不是所有的城市都适合采用地源热泵特别是目前广泛推广的地下水源热泵 一定要以保护水源作为前题 要保证有充足的地下水并完全回灌回地下 才能保证水源热泵系统的成功使用 而水源热泵系统成井工艺是该系统成功运行的保证所以一定能要由专业的公司及施工人员负责做好打井 回灌工作 没有适合可靠的的水源 就不能使用地下水热泵 地源热泵中央空调系统的组成及特点 地源热泵概念 地源热泵技术是一种利用地球表面浅层地热能资源进行供热 制冷的高效 节能 环保的空调系统 地源热泵通过输送少量的高品味能源 电能实现低温热能向高温热能的转移 地热能在冬季可作为热泵供热的热源 在夏季又可以作为热泵制冷的冷源 通常热泵消耗1
10、KW的热能 主机部分可以得到约4KW的热量或6KW的冷量 地源热泵概念 地源热泵系统是成熟的技术 在设计合理的情况下可以可靠 稳定 经济的运行 地源热泵的特点是从地下水中或土壤 取能 不取 水 在完全保证回灌的条件下不会造成地面沉降 由于循环水在完全封闭的地下管路中流动 对地下环境无任何污染 地源热泵系统按取能方式不同分为水源热泵系统和土壤源热泵系统两种 采用地源热泵时 应按国家颁布的 供水水文地质勘察规范 GB50027 2001 地源热泵系统工程技术规范 GB50366 2005 的要求进行水文地质勘察工作 在地下水及地质条件具备时经相关部门审批后方可采用 地源热泵中央空调系统设计流程图
11、地源热泵系统组成 系统工程 室内用户系统 常规空调 供热 制冷 系统主机机房系 包括水源热泵主机 循环水泵 水处理 控制系统水源水系统 包括抽水井 地下耦合管 地埋管 回灌井 井室 潜水泵等 水源热泵中央空调系统 水源热泵中央空调系统示意图 水源热泵中央空调系统 江 河 湖 海 地下水 污水 工业废水 市水 常温水源热泵水源水温度建议在7 45 水源热泵中央空调系统 常温水源热泵可以提供5 55 之间的空调 工艺用水 水源热泵系统特点 冷 热一体 一套系统满足冬夏使用要求 省去锅炉房 冷却塔等设备 减少占地面积 无飘水损失 易于运行管理 无污染 COP高 可实现热回收 水源部分投资大 在很多地
12、方 水的应用受到限制 冬季能够提供的空调水为低温热水 水源热泵的原理 压缩机 冷凝器 蒸发器 膨胀阀 冬夏季运行工况的调整是通过系统 而不是主机本身 即主机内部蒸发器永远是蒸发器 冷凝器永远是冷凝器 解决了两器功能转换时 换热面积不匹配的矛盾 水源热泵工作原理 冬季 水源热泵工作原理 夏季 水源热泵的原理示意图 水源热泵的原理 水源热泵的COP 水源水系统 水量充足 水温适度 水质适宜 1 水源水主要类型 2 取水构筑物 3 输水管道 4 水处理 水源和水质 再生水源 自然水源 温度 7 45 含沙量 混浊度 含沙量10万分之一每立方米 酸碱度 硬度 腐蚀性 水质硬度在500 700毫克 升以
13、下 地表水 江水源热泵系统 江水源热泵系统可分为两种类型 即直接式和间接式 直接式是江水经过处理后直接进入热泵机组的换热器作为其冷热源实现供热 制冷 而间接式系统的江水需经过换热器进行换热 江水与热泵机组没有直接连通 形成两个独立环路 两种方式各有利弊 应根据具体项目情况来选择比较合适的系统 以下将直接式与间接式江水源热泵系统比较 选择 设计 无论是直接式系统还是间接式系统 水源具有腐蚀性 系统的关键设备 部件须进行耐腐蚀设计 间接式江水源系统 间接式江水源热泵系统间接式的江水热泵系统的换热器常用的主要有两种类型 一种为壳管式换热器 一种为板式换热器 壳管换热器污水 软化水间换热温差大 一般为
14、5 以上 换热效率较低 易受水量局限 且造价高 占地面积大 一般不推荐该方式 采用壳管式换热器的间接式江水源热泵系统示意图 间接式江水源系统 板式换热器江水 软化水间换热温差一般可低至2 左右 换热效率高 利用温差为大 换热温差愈小所需板片面积越大 会增加换热器投资 设计为2 换热温差 采用板式换热器的间接式江水源热泵系统示意图 间接式江水源系统 间接式系统把江水和热泵系统分为两个独立环路 热泵空调系统只利用江水源的温差换热 不受水质影响 热泵主机为常规水源热泵机组 机组效率高 在系统投资方面具有优势 但在运行维护方面 江水的过滤和换热环节需增加投入 进行换热器的定期清洗以保持长期高效换热效率
15、 整体系统的经济性高 直接式江水源热泵系统 直接式江水源热泵系统对热泵机组的技术要求比较高 由于江水的腐蚀 结垢特性 热泵机组必须进行非标设计 且在使用季节的切换时需对系统进行彻底的清洗 同时进入热泵前的江水前端处理中 须设计自清洗过滤系统 需对系统的关键设备 部件进行耐腐蚀设计 须设计热泵换热器自清洗系统 该系统的初投资费用较高 但系统简洁 江水利用效率高 直接式江水源热泵系统示意图 直接式江水源热泵系统与间接式系统比较 将直接式江水源热泵系统和间接式江水源热泵系统进行综合比较 如下所示 江水源取水构筑物 地下水水源热泵系统 地下水源热泵系统 也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统 通过建造
16、抽水井群将地下水抽出地下水 通过二次换热 闭式 或直接 开式 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原地下水中 其优点是 系统简便易行 综合造价低 水井占地面积小 可以满足大面积的建筑物的供暖 供冷空调要求及生活热水 地下水水源热泵系统 由于地层的隔热 地下水的温度不受季节温度的影响 常年恒温 对热的运行很有力 能效比可达供暖1 4 供冷1 6 缺点是 受当地的水文地质条件的制约 只有在地下水源丰富 稳定 水质较好 并有较好的回灌地质条件的区域才能采用地下水水源热泵系统 地下水成井技术 水源热泵水源水 地下水 成井构成 异井回灌系统 双井抽灌系统按回灌方式的不同分为 一抽一灌 一口抽水井对应一口回灌井 一抽多灌 一口抽水井对应两口或两口以上回灌井 异井回灌系统示意图 同井回灌系统 含水层为明显的分层分布 且含水层之间有很好的隔水层 粘土层 需水量小的建筑物 同井回灌适宜的地层情况 同井回灌的致命缺陷 短路 如果地层结构只是在局部 井孔处 分层明显 其它部位并没有明显的分层 即含水层是相通的 同井回灌系统极易 短路 同井回灌的致命缺陷 短路 含水层不分层 地层为单一
