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土壤源热泵供暖、制冷系统

 
系统原理
  土壤源热泵技术及利用土壤地热资源,在欧美等国已有超过40年的发展历史,是一种成熟可靠的供暖与制冷技术,由于地热资源持续恒定、天然、可再生、安全、环保等性能,因此土壤热泵在世界范围内的许多国家都已得到了非常广泛的使用。
  从地表下10米左右深度开始,土壤的温度全年基本在15°C左右恒温,地源热泵系统正是利用这一地热原理进行工作。
  土壤源热泵系统的主要功能是:冬天将土壤中的热量“取”出来,通过热泵机组传递转移到需要供暖的建筑物内;夏天通过热泵机组将建筑物内的热量“取”出来转移到土壤中,并能提供日常生活热水,实现一机三用。热泵机组通过消耗少量高品位能源(电能),驱使压缩机做功,将土壤中的低位热源向高位热源转移,以满足建筑物冬季供暖,夏季制冷及一年四季恒温中央热水供给。
       
 
系统形式
  土壤源热交换埋管系统,根据工程现场的条件可采用水平闭环埋管和垂直闭环埋管系统,垂直闭环埋管系统所需占地面积约为建筑面积的30%-50%,垂直埋管深度根据不同的地质条件约为50-120m之间。水平闭环埋管深度约为1.5-10m。
 
系统组成

土壤源地下埋管系统
 
    土壤源地下埋管系统是利用地下浅层土壤中的15℃恒温带作为冷热源,通过在建筑物的周围或地下埋入HDPE高密度聚乙烯塑料管,塑料管中的热交换介质由循环泵带动进行全封闭循环,在不同的运行工况下与土壤进行热量的交换。在制热状态下从土壤中吸收热量,将热量吸收并传输至热泵单元,在制冷状态下把室内的热量导回存储到土壤中。
 
  
系统介绍

◎热泵机组
    冬季,吸收了土壤中的热量的热交换介质进入热泵机组蒸发器,与循环管路中的低温制冷剂发生热交换,低温制冷剂吸收介质的热量再经过压缩机做功,温度上升50℃~65℃,而后进入冷凝器冷凝,制冷剂冷凝时放出的热量传递到空调循环水中,经过管道供到末端各个区域散热。
    夏季,通过转换阀门,使地源侧循环水与末端空调侧循环水分别进入机组的冷凝器和蒸发器,热交换过程与制热相反,末端空调水进入蒸发器,被蒸发器中的低温制冷剂吸热,从而达到降温制冷的目的。

◎末端系统
    地源热泵系统的末端系统与传统的中央空调的末端系统基本相同,用户可根据需要选择不同的末端系统,包括传统的散热器系统,风机盘管系统,全空气系统,采暖与制冷系统,地板辐射(地板采暖)系统等。

 
系统应用

    地源热泵系统可广泛应用于各种建筑,包括民用建筑、商业建筑和工业建筑等。如办公楼、厂房、别墅、酒店、蔬菜大棚等。
 
 通过十几年在国内的推广、应用,土壤源热泵技术得到了告诉推广与快速发展,然而,随着土壤源热泵系统研究和应用的不断深入,由于勘探、测试及施工技术等监管的确实,以及公里引起的无序竞争,造成众多工程项目不到《国标》及《规范》,甚至失败。而且,三分之二的问题都集中在“岩土热响应试验”及方案、设计二个阶段。因此,在实际的土壤源热泵系统的方案设计及应用中,存在一定的盲目性和随意性:①简单的按照每延米换热量(估算)来指导地埋管土壤源热泵系统的设计和应用,给地埋管土壤源热泵系统的长期稳定运行买下了很多隐患;②没有同意的规范对岩土热响应试验的方法和手段进行指导和约束,造成岩土热物性参数测试结果不一致,只是地埋管土壤源热泵系统在应用过程中存许多争议,以及不被用户认可。所以,应当严格按照《地源热泵系统工程技术规范》GB50366(2009年版)的要求,规定执行。

一、严格规范岩土热响应试验
进行严格、科学的地埋管土壤“岩土热响应试验”,是项目方案设计之前臂训进行的实地勘察,测试工作,也是获得项目场区真是“取热量”及“放热量”真是数据的最可靠方法,以及方案设计中要依据。
当地埋管土壤源热泵系统的应用建筑面积5000㎡时,应进行岩土热响应试验。应用建筑面积大于或等于10000㎡时,测试孔的数量不应小于2个。对2个及以上测试孔的测试,其测试结果应据算术平均值。
岩土热响应试验应包括以下内容(不仅限于):
①岩土出事平均温度;
②地埋管换热器的循环水进出口温度、流量以及试验过程中向地埋管换热器施加的加热功率:
岩土热响应试验《报告》应包括下列内容(不仅限):
①项目概况;
②测试方案;
③参考标准;
④测试过程中参数的连续记录,应包括:循环水流量、加热功率、地埋管换热器的出口水温;
⑤项目所在地岩土柱状图;
⑥岩土热物性参数;
⑦测试条件下,钻孔单位延米换热量参考值。
测试孔的施工及测试应有具体相应资质的专业队伍曾单。
 
 
二、科学的系统方案及设计
   地埋管换热系统设计前,应根据工程勘察结果评估地埋管换热系统实施的可行性及经济性,以及详细的方案。
   土壤源埋管系统设计我公司采用由德国、瑞典多所大学和美国麻省理工学院所共同研发的EED软件进行设计。该软件是国际通行成熟的设计软件,综合项目所在的国家、地区、气候、地质条件、地源埋管系统材料的选择与系统分布等多种因素可以准确的完成对地源埋管系统未来25年的年均介质温度及最高与最低温度模拟。
基于项目所在地区的供暖与制冷年均运行时间,对建筑进行逐时负荷计算和供暖/制冷负荷进行分析,并对地源埋管系统的年均放热量与取热量的热平衡进行分析计算。
综合我公司多年的技术与工程实践经验,为防止项目区域土壤的“热平衡”问题,土壤源热泵系统的应用应满足冬季与夏季均可使用,且冬、夏季的热、冷总负荷差距较大。否则,冬季供暖或夏季制冷使用几年后,效果会越来越差,且运行费用增加。
    

系统介绍
1、埋管系统主管道
2、埋管系统分集水器井
3、垂直埋管完工图
4、埋管施工全景图
5、桩基埋管系统