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1、国家节能环保制冷设备工程技术研究中心地源热泵研究所,珠海格力电器股份有限公司,2009.12.08 珠海,地源热泵系统技术推介,内部资料 请勿外传,2009年9月22日，国家主席胡锦涛出席联合国气候变化峰会。,中国将进一步把应对气候变化纳入经济社会发展规划，并继续采取强有力的措施。一是加强节能、提高能效工作，争取到年单位国内生产总值二氧化碳排放比年有显著下降。二是大力发展可再生能源和核能，争取到年非化石能源占一次能源消费比重达到左右。三是大力增加森林碳汇，争取到年森林面积比年增加万公顷，森林蓄积量比年增加亿立方米。四是大力发展绿色经济，积极发展低碳经济和循环经济，研发和推广气候友好技术。,中国
2、承诺,既是一种大国责任，也是一种强国底气,09年12月哥本哈根会议（联合国有关气候变化）,世界各国从高碳排放的工业文明向低碳消耗的生态文明的革命性转型,会议目标：要求世界总体到2020年达到二氧化碳排放的峰值，然后进入绝对减排状态，最终到2050年能够实现比1990年减少一 半的目标。,将是各国为自己的经济发展而进行的一次世界政治大搏弈,中国承诺,中国与世界,2008年各省自治区直辖市节能目标完成情况 2009年第13号公告,我国能耗现状,据统计，我国建筑能耗在总能耗中所占的比例已经达到27.6%，而在建筑能耗中，空调能耗又占有主要比例，约为2/3左右，空调能耗占有总能耗的17%左右。因此，近
3、期保证经济增长所需的能源，深挖建筑节能潜力，应用热泵技术供冷、暖是节能减排的重要策略。,我国能耗分布：,热泵种类与应用,节能与环保是空调发展永不变的主题,宜推广的地源热泵系统形式：, 地源热泵系统主机均为水源热泵机组；,地源热泵机组设计工况,水源热泵机组：GB19409-2003.水源热泵机组 QJ/GD 43.00.059 .水源热泵机组,单位为,格力冷热水型水源热泵机组的试验工况,各形式的地源热泵系统所占份额,地埋管地源热泵系统夏季工作流程,地埋管地源热泵系统冬季工作流程,格力地埋管地源热泵机组,1601600 KW,75150 KW,8.567 KW,地源热泵系统的主机为水源热泵机组，形
4、式可分离心、螺杆及涡旋式等冷热水机组，可广泛用于大型的商用公共建筑、别墅以及小区统一空调区域；,地源热泵地下换热器,地埋管地源热泵系统地下换热器形式：,水平埋管,垂直埋管,水平埋管地下换热器形式：,地源热泵地下换热器,垂直埋管地下换热器形式：,地源热泵地下换热器,地源热泵地下换热器,垂直埋管地下换热器形式：,桩基埋管地下换热器形式：,地源热泵地下换热器,上一页 下一页,污水源热泵系统,城市污水温度：10-15 水量：600亿吨/年 5降温相当热量：12.6亿GJ 建筑采暖需热：0.3-0.4GJ/平方米年 开采1/10城市污水热能可供建筑面积：3.6亿平方米,发展方向：使用原生态污水直接进机组
5、作为热泵的冷热源,污水源热泵系统,到2020年实现新增可再生能源建筑占25%以上的目标 发展原因： 地源热泵节能优势及其发展 覆盖面广，几乎涉及所有的建筑类型，解决供暖老大难的问题； 设备厂商不断增加，集成商规模不断扩大 政府的鼓励和支持 国家并制订了相应的法律、法规 各地政府制订地源热泵发展规划、建立专项基金和实行优惠政策 节能意识的加强,地源热泵市场,地埋管地源热泵系统特点和优势 ：,地源热泵技术推介,1. 属可再生能源利用技术、节能环保，获得政策支持； 2. 节能：全年运行COP 均大于4.0，节能30%50%以上，可替代煤进行供暖； 3. 运行稳定可靠：不受气温的影响，全年运行工况恒定
6、； 4. 一机多用：制冷、制热与供应生活热水。 5. 维护费用极低：省去冷却塔等部件的维护工作； 6. 不影响建筑美观，噪音污染小； ,地源热泵技术推介,初投资增加2030%；系统较为复杂（通常为复合系统）；,劣势（相对空气源）,优势（供暖）,始终在良好的运行工况，节能3050%，3 5年收回初投资； 可替代煤进行供暖、一套设备冷暖生活热水三用； 利润空间大，行业易高度集中,（1） 初投资较高（地埋管换热器） （2） 需要有一定的土地设置地埋管换热器 （3） 关于冷热负荷平衡的考虑,地埋管地源热泵系统的限制条件 ：,地埋管地源热泵系统适宜推广地区：,严寒：采暖为主； 寒冷：采暖为主，也需空调；
7、 夏热冬冷：空调、采暖； 夏热冬暖：空调为主,地源热泵可广泛应用于我国寒冷、夏热冬冷、严寒地区；0,国家政策解读：,国家以行政强制、政策扶持与直接补贴的形式进行地源热泵推广：,国家与地方政策解读：,地源热泵市场发展趋势： 一、地源热泵在我国逐渐从应用于政府机关等高档写字楼、高档别墅到普通居民小区、没有集中供暖管网的二、三级城市，甚至部分乡村； 二、地源热泵市场从过去单纯的中央空调市场到替代煤、油、天然气等供暖市场，在中国市场容量极大；,我国地源热泵得到迅速发展主要有以下原因： 一、国家政策支持以及对市场的积极引导； 二、地源热泵的供暖节能优势，用户主动选用；在我国绝大部分城市的传统集中供暖费用
8、在25元/平方米，近几年来随着国际能源价格的变化，各地地方政府每年都举行听证会等形式提高居民供暖收费，老百姓对今后供暖费用逐年走高的形式心理没底； 三、城市迫于节能减排的压力在市区禁止新添锅炉，而集中供暖（锅炉）满负荷运行，导致新建楼盘无法进行集中供暖开户，只有自行解决；此外，随着城市的高速发展，城市外围集中供暖管网的建设相对滞后，使得在近郊区无法集中供暖；,推广策略：,一、政府机关、事业单位等需完成节能指标的商用、办公建筑以及高档别墅； 二、没有集中供暖管网的城市郊区，二、三级城市，甚至部分乡村； 三、替代煤、油、天然气等供暖节能改造项目； 四、高端房地产；,推广策略：,地源热泵将来主要市场
9、：,地源热泵系统设计与关键技术,地埋管换热器传热机理：,对流换热、固体间导热,（1）管内流体的能量平衡方程,（2）管壁的能量平衡方程,（3）回填材料区域的能量平衡方程,（4）土壤区域的能量平衡方程,（5）初始条件,（6）边界条件,地下管群换热器顶部的边界条件,地下管群换热器底部的边界条件,地下管群换热器的远边界条件,流体入口条件,地埋管换热器传热机理：,问题与讨论：,地源热泵的热（冷）的来源 ？,地下是 “热源” 或 “热汇” ？,地埋管换热器5个夏季运行后土壤温度分布图,31,在技术上像蓄电池在使用上像信用卡,本质是冷热平衡的问题,地源热泵系统关键技术,地源热泵系统的工程技术集成 ：,地源热
10、泵系统的设计与运行策略控制；岩土热物性测试技术；地下换热器的传热理论及设计计算（借助软件）；地下管换热器的施工与安装技术；,地埋管换热器排热量与吸热量计算：,地源热泵系统关键技术,1. 地源热泵系统的设计与运行策略控制：,峰值冷（热）负荷 选择主机、地下换热器尺寸设计的依据,全年累计冷（热）负荷 冷热平衡，地下换热尺寸与使用时间的依据,运行策略控制,自控系统,复合系统设计 地下换热器需承担的换热量,地源热泵系统关键技术,1. 地源热泵系统的设计与运行策略控制：,、当排热量与取热量相等：2、当排热量小于取热量：3、当排热量大于取热量,冷热平衡，土壤热泵系统在城市和郊区都适合。,）在城市, 土地面
11、积有限，打孔间距和深度都受限制，土壤热泵设计必须考虑热平衡。,）在郊区，土地面积具有优势，打孔间距和深度不受限制，可以依靠加大孔间距和深度来满足设计要求。,无论城市或郊区，都必须考虑热平衡。,地源热泵系统关键技术,地源热泵系统关键技术,1. 地源热泵系统的设计与运行策略控制：,土壤热泵供冷,土壤热泵供热,制冷机供冷,其他供热,地源热泵与冷却塔复合系统示意图 (并联),地源热泵与冷却塔复合系统示意图 (串联),地源热泵与锅炉复合系统示意图,地源热泵系统关键技术,1. 地源热泵系统的设计与运行策略控制：,复合式土壤源热泵系统,夏季：土壤热泵系统+冷却塔等辅助冷源,冬季：土壤热泵系统+锅炉、太阳能等
12、辅助热源,单一土壤源热泵系统,夏季：土壤热泵系统,冬季：土壤热泵系统,地源热泵系统关键技术,2.岩土热物性测试技术：,设计基础数据主要影响因素,这是影响设计的主要因素，也是土壤热泵系统设计的关键技术,1、土壤的原始温度() 9、 地下换热器的打孔直径(m) 2、土壤的比热(mj/m3.k) 10、流体与管壁的对流换热系数(w/m2.k) 3、土壤的导热系数(w/m.k) 11、地下换热器埋管管壁热阻(m.k/w) 4、大地的热流通量(w/m2) 12、地下换热器的管间距离(m) 5、地下换热器的形式(单U、双U) 13、回填料热阻(m.k/w) 6、地下换热器的间距 (m) 14、地下换热器系
13、统承担的累计总负荷(mwh) 7、地下换热器的深度(m) 15、地下换热器系统的峰值负荷(kw) 8、地下换热器的排布方式 16、峰值负荷连续运行的小时数,地源热泵系统关键技术,地源热泵系统关键技术,2.岩土热物性、水文地质测试技术：,岩土热物性测试仪应用于工程实际,江苏测试,浙江测试,河南测试,天津测试,地源热泵系统关键技术,3.地下换热器的传热理论及设计计算：,把测试数据输入数据分析软件,输入热工参数、逐时负荷等参数,得出地下换热器模拟结果,地下环路设计软件 Ground Loop Design,地源热泵系统关键技术,3.地下换热器的传热理论及设计计算：,地源热泵系统关键技术,3.地下换热
14、器的传热理论及设计计算：,地下环路设计软件 Ground Loop Design, 格力热物性测试技术研发项目已纳入政府专项科技项目； 地源热泵地下换热器设计软件GLD；,热物性测试仪,地下管换热器的施工与安装技术,地埋管换热器是地源热泵空调系统与大地进行冷热交换的装置，是地源热泵空调系统的能否成功运行的关键。地埋管换热器安装主要包括钻孔、试压、下管、回填、水平管连接等工序；,单U型换热器,双U型换热器,地下管换热器的施工与安装技术,阿特拉斯硬岩钻机,英格索兰空压机,阿特拉斯TH-10型钻机,德国宝峨钻机,钻孔设备：,地下管换热器的施工与安装技术,国外某工程使用的全自动遥控钻孔设备,地下管换热器的施工与安装技术,中国某工程钻孔现场,地下管换热器的施工与安装技术,地埋管换热器安装主要施工工艺流程如下：,垂 直 埋 管,水 平 管 连 接,地下管换热器的施工与安装技术,“地源热泵系统工程设计与施工、安装技术”系列讲座,第一篇： 地源热泵系统市场推介 第二篇： 地源热泵系统工程设计 第三篇： 地源热泵地下热物性测试技术与方法 第四篇： 地源热泵系统工程施工与安装 第五篇： 格力地源热泵机组推介,
