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地源熱泵結合熱水地暖系統(tǒng)的特點

2013-01-17

地源熱泵原理圖

        地源熱泵包括一個土壤耦合地熱交換器,該交換器要么水平地安裝在地溝中,要么以U形管狀垂直安裝在豎井之中。不同管溝或豎井中的熱交換器成并聯(lián)連接,再通過不同的集管進入建筑中與建筑物內(nèi)的水環(huán)路相連接。在液體溫度較低時,系統(tǒng)中需加入防凍液,北方地區(qū)應用時應特別注意。
  
  據(jù)了解,地源熱泵技術誕生于20世紀80年代中期。該技術利用了儲存在大地表層中的熱能,冬季從地下提取熱量,夏季把建筑中的熱量又存入地下,從而提供冬夏兩季采暖和制冷所需要的能源。與其他能源相比,這種能源的利用節(jié)能效果明顯——要想產(chǎn)生100%%可利用的熱能,一般的采暖鍋爐需要110%%至120%%的初級能源(燃油或燃氣),并且這種資源是不可再生的,燃燒后還要造成環(huán)境污染。而地源熱泵系統(tǒng)正好相反,產(chǎn)生同樣數(shù)量的熱能,它僅需要1/4的電能,其他3/4的能量來自大自然中免費的可再生能源。
  
  地源熱泵包括一個土壤耦合地熱交換器,該交換器要么水平地安裝在地溝中,要么以U形管狀垂直安裝在豎井之中。不同管溝或豎井中的熱交換器成并聯(lián)連接,再通過不同的集管進入建筑中與建筑物內(nèi)的水環(huán)路相連接。在液體溫度較低時,系統(tǒng)中需加入防凍液,北方地區(qū)應用時應特別注意。
  
  現(xiàn)場勘測
  
  在決定使用地源熱泵之前,相關部門對現(xiàn)場情況資源進行了準確詳實的了解。雖然一些地區(qū)安裝地源熱泵可能會因為一些特殊情況增加設備或安裝的成本,但大部分地區(qū)是適合安裝的。根據(jù)工程慣例,對任何地點適應性的評估都應充分考慮當?shù)氐刭|(zhì)的狀況,包括松散土層在自然狀態(tài)和負載后的密度,含水土層在負載后的狀況,巖石層巖床的結構等。
  
  根據(jù)地質(zhì)報告,相關方面對地源熱泵系統(tǒng)進行了評估。這些在工作開始時對當?shù)厍闆r進行的鑒定,能夠確保設計期間避免遇到潛在的復雜的問題,同時設計部門也需要上述資料,以便選擇合適的鉆孔和挖掘設備,并且可以節(jié)約大量時間和經(jīng)費。
  
  方案選取
  
  在現(xiàn)場勘測結果的基礎上,確定熱交換器的布置方式:是采用垂直豎井布置方式還是水平布置方式。對此,現(xiàn)場可用地表面積是一個必須考慮的因素。
  
  在預布置時,各豎井的間距定為4.6米左右,這是為保證在大多數(shù)情況下各豎井間的相互熱干擾和(或)長時間后的熱積聚可以忽略不計,也可以保證此后確定的豎井的各種參數(shù)滿足設計要求。
  
  雖然雙U形管/豎井構造的熱交換器比單U形管/豎井構造的熱交換器每噸需要更多管道,但綜合評估表明:因少鉆豎井而節(jié)省的費用完全可以補償由于管道數(shù)量的增加而增加的費用。
  
  并聯(lián)管道垂直式熱交換器與串聯(lián)管路垂直式熱交換器相比,U形管管井可以更小,從而可以降低管路費用、防凍液費用。由于較小的管路更容易制作,人工費用也可能減少。而且U形管管徑的減小使豎井直徑也相應變小,鉆孔費用也能相應降低。并聯(lián)管路熱交換器同一環(huán)路集管連接的所有豎井的傳熱量是相同的,而串聯(lián)管路熱交換器每個豎井的傳熱量是不同的。
  
  垂直式土壤熱交換器的數(shù)量取決于建筑物的負荷。建筑物負荷是建筑物類型、大小、位置、內(nèi)部負荷(即設備使用發(fā)熱、照明、人體發(fā)熱)、室外空氣滲透、太陽輻射得熱、維護結構和通風情況的函數(shù)。其他影響土壤熱交換器數(shù)量的因素還有平均土壤溫度、覆蓋層(土壤)和巖石多少、地下各層得熱傳導系數(shù)、熱泵效率和熱交換器管路大小。
  
  地源熱泵與熱水地暖相結合的優(yōu)點
  
  地源熱泵系統(tǒng)的室外設備非常少,而且機房可布置在地下室,節(jié)省了高昂的維護和保安費用。沒有屋頂設備,也就沒有屋頂承重、修飾或擋光的問題,外部噪聲大大降低,并且建筑整體美感也得到了很好的保持。
  
  住宅小區(qū)采用地源熱泵還有一個重要原因——會給開發(fā)商帶來很大的益處。采用地源熱泵的好處,對那些沒有市政供熱的小區(qū)尤其明顯。而有市政供熱的小區(qū)也可采用地源熱泵。這一方面是因為市政供熱接口費相當昂貴:住宅一般為40元/平方米,而且ZF已出文件,禁止開發(fā)商向業(yè)主收取暖氣集資費。另一方面,地源熱泵運行費用較低,而且ZF還未出臺文件具體規(guī)定以熱泵為熱源的小區(qū)居民冬季采暖費收取值。目前該類業(yè)主交納的采暖費也和市政采暖相同,即采暖期(4個月)18.4元/平方米。這樣,物業(yè)公司可以獲得一些收益。戶內(nèi)采用的供暖方式為低溫熱水地面輻射采暖。由于地源熱泵的出水溫度一般是50攝氏度~60攝氏度,正好滿足低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)不高于60攝氏度的要求,無需增加換熱設備,可大大減少投資,這也是二者聯(lián)合應用的優(yōu)勢。

 

 


 

 

上海帕特泵業(yè)制造有限公司

2013年01月17日 星期四

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