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           文章內容
      地源熱泵

      地源熱泵

      簡介

          地源熱泵是陸地淺層能源通過輸入少量的高品位能源(如電能)實現由低品位熱能向高品位熱能轉移。通常地源熱泵消耗1kWh的能量,用戶可以得到4.4kWh以上的熱量或冷量。

       

          "地源熱泵"的概念,最早在1912 年由瑞士的專家提出,而這項技術的提出始于英、美兩國。北歐國家主要偏重于冬季采暖,而美國則注重冬夏聯供。由于美國的氣候條件與中國很相似,因此研究美國的地源熱泵應用情況,對我國地源熱泵的發展有著借鑒意義

       

      熱源

       

          地源熱泵已成功利用地下水、江河湖水、水庫水、海水、城市中水、工業尾水、坑道水等各類水資源以及土壤源作為地源熱泵的冷、熱源。

      組成部分

       

          地源熱泵供暖空調系統主要分三部分:室外地能換熱系統、地源熱泵機組和室內采暖空調末端系統。 其中地源熱泵機主要有兩種形式:水—水式或水—空氣式。三個系統之間靠水或空氣換熱介質進行熱量的傳遞,地源熱泵與地能之間換熱介質為水,與建筑物采暖空調末端換熱介質可以是水或空氣。

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      主要特點

      1)地源熱泵技術屬可再生能源利用技術。由于地源熱泵是利用了地球表面淺層地熱資源(通常小于400米深)作為冷熱源,進行能量轉換的供暖空調系統。地表淺層地熱資源可以稱之為地能,是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地熱能而蘊藏的低溫位熱能。地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽能量,比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制,真正是量大面廣、無處不在。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源,使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。

       

      2)地源熱泵屬經濟有效的節能技術。其地源熱泵的COP值達到了4以上,也就是說消耗1KWh的能量,用戶可得到4KWh以上的熱量或冷量。

       

      3)地源熱泵環境效益顯著。其裝置的運行沒有任何污染,可以建造在居民區內,沒有燃燒,沒有排煙,也沒有廢棄物,不需要堆放燃料廢物的場地,且不用遠距離輸送熱量。

       

      4)地源熱泵一機多用,應用范圍廣。地源熱泵系統可供暖、空調,還可供生活熱水,一機多用,一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統;可應用于賓館、商場、辦公樓、學校等建筑,更適合于別墅住宅的采暖。

      5)地源熱泵空調系統維護費用低。地源熱泵的機械運動部件非常少,所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內,從而避免了室外的惡劣氣候,機組緊湊、節省空間;自動控制程度高,可無人值守。

       

      由以上的特點可以看出,地源熱泵的技術以后可得到廣泛的應用。

       

          然而,地源熱泵要實現制冷制熱,則需要給它提供動力來輸送制冷制熱管道中的循環水,傳統機房可提供動力,但施工起來比較復雜,難度高,周期長,采購的材料種類多,需庫存,漏水隱患大等等問題,針對此,市場上開發了一款新型的動力輸配系統設備-----節能空調機房。此機房系統是將傳統機房中的所有部件進行集成模塊化,實行一體化安裝的模式。不僅在施工難度上大大降低了,而且無需庫存,漏水隱患大大降低了,還能與主機進行無限聯動等等,由此可以看出,節能空調機房實為一款為暖通行業提供一整套的解決方案.

       

          總而言之,節能空調機房、水力平衡分配器、多功能水箱與地源熱泵的結合為整個暖通系統增加亮點,同時在安裝上便捷了很多,施工時間、采購周期都大大縮短了,人工成本也將低了等等。由此可見節能空調機房與地源熱泵的配合是未來暖通行業必然的發展趨勢。

        

      形式

      水源/地源熱泵有開式和閉式兩種。

       

      開式系統:是直接利用水源進行熱量傳遞的熱泵系統。該系統需配備防砂堵,防結垢、水質凈化等裝置。

       

      閉式系統:是在深埋于地下的封閉塑料管內,注入防凍液,通過換熱器與水或土壤交換能量的封閉系統。閉式系統不受地下水位、水質等因素影響。

       

      1、垂直埋管--深層土壤

       

      垂直埋管可獲取地下深層土壤的熱量。垂直埋管通常安裝在地下50-150米深處,一組或多組管與熱泵機組相連,封閉的塑料管內的防凍液將熱能傳送給熱泵,然后由熱泵轉化為建筑物所需的暖氣和熱水。垂直埋管是地源熱泵系統的主要方式,得到各個國家的政府部門大力支持。

       

      2、水平埋管--大地表層 在地下2米深處水平放置塑料管,塑料管內注滿防凍的液體,并與熱泵相連。水平埋管占地面積大,土方開挖量大,而且地下換熱器受地表氣候變化的影響。

       

      3、地表水

       

      江、河、湖、海的水以及深井水統稱地表水。地源熱泵可以從地表水中提取熱量或冷量,達到制熱或制冷的目的。利用地表水的熱泵系統造價低,運行效率高,但受地理位置(如江河湖海)和國家政策(如取深井水)的限制。

       

      可再生性

       

          地源熱泵是一種利用土壤所儲藏的太陽能資源作為冷熱源,進行能量轉換的供暖制冷空調系統,地源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術。地表土壤和水體是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽輻射能量,比人類每年利用的500倍還多(地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量);它又是一個巨大的動態能量平衡系統,地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發散相對的平衡,地源熱泵技術的成功使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為現實。

      高效節能

      地源熱泵機組利用土壤或水體溫度冬季為12-22℃,溫度比環境空氣溫度高,熱泵循環的蒸發溫度提高,能效比也提高;土壤或水體溫度夏季為18-32℃,溫度比環境空氣溫度低,制冷系統冷凝溫度降低,使得冷卻效果好于風冷式和冷卻塔式,機組效率大大提高,可以節約30--40%的供熱制冷空調的運行費用,1KW的電能可以得到4KW以上的熱量或5KW以上冷量。

          與鍋爐(電、燃料)供熱系統相比,鍋爐供熱只能將90%以上的電能或7090%的燃料內能為熱量,供用戶使用,因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節省三分之二以上的電能,比燃料鍋爐節省約二分之一的能量;由于地源熱泵的熱源溫度全年較為穩定,一般為1025℃,其制冷、制熱系數可達3.54.4,與傳統的空氣源熱泵相比,要高出40%左右,其運行費用為普通中央空調的5060%。因此,近十幾年來,地源熱泵空調系統在北美如美國、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國家取得了較快的發展,中國的地源熱泵市場也日趨活躍,可以預計,該項技術將會成為21世紀最有效的供熱和供冷空調技術。

       表一:

       

      地源熱泵與其它加熱方式相比的能源消耗情況比較:

       

      比較后可得出地源熱泵是所有加熱方式中最節約能源的。

       

      表二:地源熱泵空調系統與傳統的中央空調系統各方面的特點相比:

       

      地源熱泵空調系統在各方面都比傳統空調系統表現優秀。

       

      表三:300平米別墅,供暖季供暖和生活熱水運行費用與其它供暖方式相比:

       

      注:表三研究對象為北京的一套高檔別墅,面積為300平米。各種價格參數取自市政府相關部門發布的《2004年度北京能源利用報告》,以及《2006年度北京能源利用報告》,2個年度的能源價格變動較大。本表按用戶每天運行15小時,一個采暖季計算。

        

      優點

       

      1.環境和經濟效益顯著

       

      地源熱泵機組運行時,不消耗水也不污染水,不需要鍋爐,不需要冷卻塔,也不需要堆放燃料廢物的場地,環保效益顯著。地源熱泵機組的電力消耗,與空氣源熱泵相比也可以減少40%以上;與電供暖相比可以減少70%以上,它的制熱系統比燃氣鍋爐的效率平均提高近50%,比燃氣鍋爐的效率高出了75%。

       

      2.一機多用,應用廣泛

       

      地源熱泵系統可供暖、空調制冷,還可提供生活熱水,一機多用,一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統,特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物。地源熱泵有著明顯的優點。不僅節省了大量的能量,而且用一套設備可以同時滿足供熱、供冷、供生活用水的要求,減少了設備的初投資,地源熱泵可應用于賓館、居住小區、公寓、廠房、商場、辦公樓、學校等建筑,小型的地源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調。

       

      3.維護費用低并可無人值守

       

      地源熱泵系統運動部件要比常規系統少,因而減少維護,其系統不是埋在地下就是安裝在室內,不暴露在風雨中,機組緊湊、節省空間,也可免遭損壞,更加可靠,延長壽命。自動控制程度高,可無人值守、遠程管理,無需雇傭人員看管。

       

      4.污染小

       

      地源熱泵的污染物排放,與空氣源熱泵相比,相當于減少38%以上,與電供暖相比,相當于減少70%以上,真正的實現了節能減排節能減排是減少能源浪費和降低廢氣排放更多。

       

      5.維護簡單

       

      地源熱泵系統運動部件要比常規系統少,因而減少維護,系統安裝在室內,不暴露在風雨中,也可免遭損壞,更加可靠,延長壽命。

       

      6.壽命長

       

      地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管,壽命可達50,要比普通空調高35年使用壽命。

       

      7.維持生態環境平衡

       

      地源熱泵夏天把室內的熱量排到地下,冬天把地下的熱量取出來供室內使用,相對來說,向環境排放更少的能量,維持生態環境的平衡。

       

      8.節省空間

       

      沒有冷卻塔、鍋爐房和其它設備,省去了鍋爐房,冷卻塔占用的寶貴面積,產生附加經濟效益,并改善了環境外部形象。

       

          地源熱泵系統的能量來源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調”。被認為是目前可使用的對環境最友好和最有效的供熱、供冷系統。該系統無論嚴寒地區或熱帶地區均可應用?蓮V闊應用在辦公樓、賓館、學校、宿舍、醫院、飯店、商場、別墅、住宅等領域。

       

       

       

      工作原理

          在自然界中,水總是由高處流向低處,熱量也總是從高溫傳向低溫。人們可以用水泵把水從低處抽到高處,實現水由低處向高處流動,熱泵同樣可以把熱量從低溫傳遞到高溫。 

      所以熱泵實質上是一種熱量提升裝置,工作時它本身消耗很少一部分電能,卻能從環境介質(水、空氣、土壤等)中提取4-7倍于電能的裝置,提升溫度進行利用,這也是熱泵節能的原因。

       

          地源熱泵是熱泵的一種,是以大地或水為冷熱源對建筑物進行冬暖夏涼的空調技術,地源熱泵只是在大地和室內之間“轉移”能量。利用極小的電力來維持室內所需要的溫度。

      在冬天,1千瓦的電力,將土壤或水源中4-5千瓦的熱量送入室內。在夏天,過程相反,室內的熱量被熱泵轉移到土壤或水中,使室內得到涼爽的空氣。而地下獲得的能量將在冬季得到利用。如此周而復始,將建筑空間和大自然聯成一體。以最小的低價獲取了最舒適的生活環境。

       

      熱泵原理

       

          熱泵機組裝置主要有:壓縮機、冷凝器、蒸發器和膨脹閥四部分組成,通過讓液態工質(制冷劑或冷媒)不斷完成:蒸發(吸取環境中的熱量) →壓縮→冷凝(放出熱量)→節流→再蒸發的熱力循環過程,從而將環境里的熱量轉移到水中。 壓縮機(Compressor):起著壓縮和輸送循環工質從低溫低壓處到高溫高壓處的作用,是熱泵(制冷)系統的心臟; 蒸發器(Evaporator):是輸出冷量的設備,它的作用是使經節流閥流入的制冷劑液體蒸發,以吸收被冷卻物體的熱量,達到制冷的目的; 冷凝器(Condenser):是輸出熱量的設備,從蒸發器中吸收的熱量連同壓縮機消耗功所轉化的熱量在冷凝器中被冷卻介質帶走,達到制熱的目的; 膨脹閥(Expansion Valve)或節流閥(Throttle):對循環工質起到節流降壓作用,并調節進入蒸發器的循環工質流量。 根據熱力學第二定律,壓縮機所消耗的功(電能)起到補償作用,使循環工質不斷地從低溫環境中吸熱,并向高溫環境放熱,周而往復地進行循環。

       

      系統類型

       

      1.水平式地源熱泵

       

          通過水平埋置于地表面24M以下的閉合換熱系統,它與土壤進行冷熱交換。此種系統適合于制冷供暖面積較小的建筑物,如別墅和小型單體樓。該系統初投資和施工難度相對較小,但占地面積較大。

       

      2.垂直式地源熱泵

       

          通過垂直鉆孔將閉合換熱系統埋置在50M400M深的巖土體與土壤進行冷熱交換。此種系統適合于制冷供暖面積較大的建筑物,周圍有一定的空地,如別墅和寫字樓等。該系統初投資較高,施工難度相對較大,但占地面積較小。

       

      3.地表水式地源熱泵

       

          地源熱泵機組通過布置在水底的閉合換熱系統與江河、湖泊、海水等進行冷熱交換。此種系統適合于中小制冷供暖面積,臨近水邊的建筑物。它利用池水或湖水下穩定的溫度和顯著的散熱性,不需鉆井挖溝,初投資最小。但需要建筑物周圍有較深、較大的河流或水域。

       

      4.地下水式地源熱泵

       

          地源熱泵機組通過機組內閉式循環系統經過換熱器與由水泵抽取的深層地下水進行冷熱交換。地下水排回或通過加壓式泵注入地下水層中。此系統適合建筑面積大,周圍空地面積有限的大型單體建筑和小型建筑群落。

       

      應用方式

       

          地源熱泵的應用方式從應用的建筑物對象可分為家用和商用兩大類,從輸送冷熱量方式可分為集中系統、分散系統和混合系統。

       

      家用系統

       

      用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風管輸送系統進行冷熱供應,多用于小型住宅,別墅等戶式空調。

       

      集中系統

       

      熱泵布置在機房內,冷熱量集中通過風道或水路分配系統送到各房間。

       

      分散系統

       

      用中央水泵,采用水環路方式將水送到各用戶作為冷熱源,用戶單獨使用自己的熱泵機組調節空氣。一般用于辦公樓、學校、商用建筑等,此系統可將用戶使用的冷熱量完全反應在用電上,便于計量,適用于獨立熱計量要求。

       

      混合系統

       

      將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯合使用作為冷熱源的系統,混合系統與分散系統非常類似,只是冷熱源系統增加了冷卻塔或鍋爐。

       

      執行標準

       

      產品標準

       

      《水源熱泵機組》GB/T19409-2003

       

       

        《蒸汽壓縮循環冷水(熱泵)機組工商業用和類似用途的冷水(熱泵)機組》GB/T18430.1-2001

       

       

        《制冷和供熱用機械制冷系統安全要求》GB9237-2001

       

       

        《冷水機組能效限定值及能源效率等級》GB195772004

       

      設計標準

       

      《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005

       

       

        《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB50736-2012

       

       

        《室外給水設計規范》GB50013

       

      工程標準

       

      《地源熱泵系統工程技術規范》GB50366-2009

       

       

        《埋地聚乙烯給水管道工程技術規程》CJJ101

       

       

        《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB50268

       

       

      《通風與空調工程施工質量驗收規范》GB50243

       

       

       

      生產廠家:

       

      濰坊友家新能源科技有限公司

      電話:0536-7369378    0536-7369708    0536-7369787                

      傳真: 0536-7369308   

      地址:山東省濰坊市寒亭區開元街辦南張氏三工業園

      網址:http://www.youjiaxinnengyuan.com

      金豪新能源科技(大連)有限公司

      地址:大連市甘井子區中華西路7號紅星國際廣場8號樓2006

      電話:0411-39573117   0411-39573117

      傳真:0411-39573116

      網址:http://www.kinghero-group.com

       

      秦皇島長豐太和新能源有限公司

      熱線:4000-186-130

      郵件:contact@cfashp.com

      傳真:0335-8559000

      地址:河北秦皇島市開發區龍海道69

      網址:http://cfashp.com

       

      山東中瑞新能源科技有限公司 

      地址:濟南高新區天濼路88A101-2

      全國服務熱線:400 075 6755

      座機:0531-55721500

      網址:www.zhongrui.cc

       

      沈陽鑫天遠能源科技有限公司

      地址:沈陽市鐵西區沈遼路大連萬達廣場B2713

      手機:13840177663

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