水源热泵空调（精选12篇）
水源热泵空调 篇1
1 水源热泵系统分析
水源热泵系统的设计, 主要是根据地球水源, 通过吸收大量太阳辐射能量, 将水源温度维持在一定温度内的原理。通过系统的设计, 以地下水作为降温或者升温的主要资源, 即在夏季温度较高时通过空调系统将建筑内的热量释放到水源内, 因为水源温度比较低, 可以有效的将热量吸收。如选用水源热泵系统, 一般情况下每消耗1k W的能量, 用户可以从中得到4k W以上的热量或者制冷量, 调节温度的效果更好[1]。水源热泵在中央空调系统设计中的应用, 可以有效改变空调系统运行的传统方式, 在保证为人们提供所需功能的基础上, 降低能源的使用, 达到节能环保的目的。
2 水源热泵中央空调节能设计实例分析
2.1 工程概述
广州市惠爱医院住院部大楼为例, 住院部大楼共设800个病床位, 共有12层, 总建筑面积大约为16350m2。中央空调作用面积为整个住院部大楼, 建筑主朝向向南, 并且南与西两个方向采取玻璃幕墙设计, 外围护结构保温, 外窗为断热铝合金中控玻璃。
2.2 方案设计
2.2.1 系统设计
确定建筑空调系统方式为集中空调系统, 其中水系统方式为一次泵定流量冷冻水系统以及一次泵变流量深井水系统两种, 而空调水管道系统方式双管异程, 其中8层以上为双管同程[2]。建筑主要房间空调风系统形式为测送下回, 末端系统方式为风机盘管加独立新风系统48250m2。
2.2.2 热冷负荷计算
建筑工程空调作用面积为16350m2, 空调计算冷负荷为1825k W, 热负荷为1628k W, 空调冷指标为60.2W/m2, 空调热指标为53.5W/m2, 空调设备电气安装容量为1826.2k W, 空调通风设备电气安装容量指标为20.3W/m2。
3 实施措施
经实际检测得出本地地下水温情况:夏季为16℃, 为满足建筑使用实际需求, 中央空调系统设计在夏季需要提供6~12℃冷冻水。夏季井水工矿制冷冻水, 进出温度分别为16与7℃, 井水进出水温分别为26与38℃, 主要由2台型号为LSBLGR-1400M满液式半封闭螺杆水源热泵机组。相关制冷量为2048k W, 功率为512k W, EER=5.58;机组夏季2台并联运行, 通过测试可以得出夏季地下水温为9℃。
夏季释放热量:Qs= (2048+512) ×2=4508 (2台机组)
夏季水量:Gs=4508×0.86/9=430.8m3/h
系统设计抽水泵3台, 其中单井出水量在125m3/h以上, 能够完全满足回流, 设计循环水泵为5台。另外, 空调循环水泵流量应该大于250m3/h, 扬程为35m, 功率为30k W, 夏季2用1备。而深井潜水泵要求流量为160m3/h, 扬程为40m, 功率为30k W。全年制冷季节时间按照120d, 全天12h计算, 并且将季节调节系数定为0.6, 使用系数同样为0.6, 市场电价确定为公益事业电价0.95元/k W·h。则全年费用为512×2×0.6k W×120d×12h×0.95=840499.2元。
4 节能改造
对系统进行变频器节能改造, 即在原工频系统基础上进行改装, 利用变频器、PLC、人机界面、数模转换模块、温度模块以及人机界面等有机结合, 形成温差闭环自动化控制系统化, 对水泵输出流量进行调节控制, 提高节能的有效性。系统原有5台冷却水泵, 通过同一母管并联循环向生产设备供水, 夏季实际负荷运行较高时3用2备。对其进行变频器改造, 选择用4个温度变送器, 2个PID温差控制器与2台变频器组成两套完整的温差闭环控制系统, 完成对冷却水出水、回水温度的控制, 保证冷却水泵的水速可以随着热负载的变化而变化。其中系统中1#~3#冷却水泵共用1台变频器并单独装柜, 实现1拖3控制;4#~5#冷却水泵共用一台变频器并单独装柜, 实现1拖2控制。并在此基础上对电路进行设计, 保证每套系统控制都能够实现手动、自动、变频以及工频之间的转换, 而两套冷却水系统则能够单独完成工频与变频运行。
进行变频改造后, 降低水泵、送风机能耗40%左右, 并对主机运行环境进行了优化, 确保主机能够保持较高的效率运行, 降低主机能耗6%~12%, 整体节能效果达到了13%~26%。水源热泵中央空调系统较之传统空调设计具有一定的优势, 而对其进行变频节能改造, 可以在原有基础上对整个机组进行完善, 不断提高设备的运行效率, 降低主机能耗, 能够更有效的提升节约能源的应用。
5 结语
水源热泵中央空调系统是空调设计中的比较节能的方案之一, 可以通过对地下水能源交换的利用, 满足建筑内供暖以及制冷的需求, 真正实现节能环保的目的。
参考文献
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[2]朱森.水源热泵技术在供热中央空调中的应用[J].科技资讯, 2011 (12) :32-33.
[3]李芳, 潘莉, 张明圣.水源热泵系统的经济运行及评价指标[J].制冷与空调, 2011 (05) :21-22.
水源热泵空调 篇2
答：(1)环保洁净
①水源热泵中央空调系统没有燃烧过程，避免了排放任何烟尘及有害物质，社会效益显著，
②可以运用地下浅层水资源，又可成功地控制地面沉降。
③利用城市已有的地热资源的弃水，既解决了热污染问题，又进一步提高能效比。
(2)节水省电
①以地下浅层水为源体，向其吸收或放出能量，既不消耗水资源，也不会对其造成污染。
②省去了锅炉房、冷却塔及附属的煤场、渣场所占用的宝贵面积。
(3)节能经济
①能源利用率为传统方式的3~4倍，投入1KW的电能可得到5~7KW以上的制冷或供热的能量，
②运行费用可节省1/2~1/3。
(4)灵活安全
①真正做到“一机三用”。利用水源热泵冬季向建筑物供暖，夏季向建筑物供冷，并可提供生活热水，提高了设备的利用率。
②机组可灵活地安置在任何地方，节约空间。系统末端亦可作多种选择。
③无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。
④自动化程度高，无需专业人员操控。
(5)运行可靠
①机组运行情况稳定，几乎不受天气及环境温度变化影响。
地源热泵空调系统研究 篇3
【关键词】 地源热泵；节能；环境
1、前言
地源热泵式一种利用浅层合深层的大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作为冬季热源合夏季冷源，然后再由热泵机组向建筑物供冷供热的系统，是一种利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源，实现由低温位热能向高温位热能转移。
2、地源热泵应用概况
地源热泵（GSHPS）是一个广义的术语，它包括了使用土壤、地下水和地表水作为热源和热汇的系统，即地下耦合热泵系统（GCHPS），也叫地下热交换器地源热泵系统；地下水热泵系统（GWHPS）；地表水热泵系统（SWHPS）。
2.1 国外发展情况：地源热泵系统由于采用的是可再生的地热能，因此被称之为：一项以节能和环保为特征的21世纪的技术。这项起始于1912年的技术，美国从1946年开始对GSHP系统进行了十二个主要项目的研究，如地下盘管的结构形式、结构参数、管材对热泵性能的影响等。并在俄勒冈州的波特兰市中心区安装了美国第一台地源热泵系统。
特别是近十年来地源热泵在欧美工业发达国家取得了迅速的发展，已成为一项成熟的应用技术。到2000年底，美国有超过40万台地源热泵系统在家庭、学校和商业建筑中使用，每年约提供8000～11000Gwh的终端能量。
地源热源在工程上的应用主要为地下耦合热泵系统（GCHPS）和地下水熱泵系统（GWHPS）、地表水热泵系统（SWHPS）。
2.2 国内发展应用情况
2.2.1能源消费现状：到2040年，我国一次能源的总消费量将达38.6亿吨标准煤，是现在能源消费量的3倍。而到本世纪末，国内每年最多可供应的一次能源生产量为32亿吨标准煤。因此，我国今后较长期的能源消费年均增长率应控制在2.5%左右，直到2040年能源消费实现零增长目标。
我国已探明的能源总体储量，煤炭储量约占世界储量的11%，原油占2.4%，天然气仅占1.2%，我国人口约占世界人口的20%，人均能源占有量不到世界平均水平的一半。我国是煤炭大国，但世界七大煤炭大国中其余六国的储量比都在200年以上，只有我国的储量不足百年。石油的储量比为四十年，并且中国石油、天然气的平均丰度值也仅为世界平均水平的57%和45%。
面对如此严峻的能源形势，国家总的能源政策还是节能和新能源开发、再生能源利用并重，因此，地源热泵技术的推广应用在我国具有极大的现实意义和广阔的发展前景。
2.2.2地源热泵应用情况：地源热泵空调系统的设计，主要包括两大部分：一是建筑物内的水环路空调系统的设计；二是地源热泵空调系统的地下部分的设计，即地下耦合热泵系统的地下热交换器、地表水热泵系统的地表水热交换器、地下水热泵系统的水井系统的设计。
地下耦合热泵系统最早应用在89年10月投入运行的上海闵行开发区办公楼（4305m2，冷负荷4532KW，热负荷231KW），其技术和设备均由美国提供，使用情况良好。135个深35米的垂直竖管井，埋管为聚丁烯管。国内的大专院校均进行了相关的垂直或水平埋地管的试验研究和小型的工程应用，并建立了地埋管的传热模型。各地的地质条件不同，土壤的温度和热物性参数都不一样，因此，地下耦合热泵的应用还有待进一步的实验验证和实验数据的积累。
地表水热泵系统：地表水温度受气候的影响较大，与空气源热泵类似，武汉东湖等浅水性湖泊夏季水温高于湿球温度，无利用价值，冬季水温略高于气温，可用作热源水。实测数据表明宁波奉化江水7M深31.2℃，珠江底层31.8℃，江水热污染很厉害，利用价值不大。可利用长江水作为地表水热泵系统的热源，但冬季江水水位很低，从取水的经济性及防洪角度考虑，实际利用还是极难的。
地下水热泵系统：综合上述情况可以看到，目前在我国来说，技术上比较成熟、利用可行性较大、实施的工程项目较多的还是地下水热泵系统。目前国内生产水源热泵机组的厂家也已达到二、三十家。因为国内还没有颁布水源热泵机组的生产技术标准，国内厂家生产的产品质量差别较大，从有些厂家的产品样本来看，技术参数不完整、不准确。因为很多生产厂家没有实测手段，采用水源热泵机组所需要的很多数据不能提供，甚至不排除某些技术力量差的厂家根本就没有弄清楚水源热泵机组和常规冷水机组的技术差异，直接就拿常规冷水机组来作为水源热泵机组推销到市场。目前就笔者所接触到的厂家来看，只有一家国外公司能够提供专用电脑软件选型数据，可以根据设计工况选择合理和可信的机组配置和各种性能数据。
3、需要注意的问题
地源热泵从开始研究到应用的过程中，虽然它是一种环保、节能、先进的空调方式，但仍然存在一些需要注意的问题：
3.1水资源利用的问题：水资源的利用应建立在合理的基础之上。对于地下水的使用问题，国家已经有相关的法律、法规、标准出台，应严格执行《中华人民共和国水法》和《城市地下水开发利用保护管理规定》等法规，确保水资源不受污染，不对地质造成灾害。
3.2采取可靠的回灌手段：大量的开采地下水而不采取可靠回灌手段的话，后果将不堪设想。应加强对井水抽取后进行回灌，还要对水井进行维护，增加水井的使用寿命。回灌水还不应污染地下水源。
3.3设计过程中要注意水文地质问题：利用地下水源时，要了解地源热泵系统设计的基础资料。要在当地完成对工程所在地的井深、水温、水量、水质等原始资料的采集，并保证这些资料的有效性和正确性，对这些资料进行分析研究。这是一项很重要的工作，可是经常在工程实践中被忽视，从而造成了系统的失败。在某工业城项目中，可行性报告中列出的单井每小时出水量实际上是单井每天出水量，这使得工程最后不得不采用其他的方式进行补救。
3.4水质处理问题：如果水质不适合直接用于地源热泵机组，则需要采取相应的水处理措施。比如用过滤器、水处理仪、沉淀池等装置处理后再用于地源热泵机组。一般情况下地下水不能直接用于供暖，因为地下水一般含有一定数量的碳酸盐、硫酸盐、腐蚀性气体及泥沙等物质。可以经过板式换热器间接利用地下水，从而延长机组使用寿命，减少维修费用。
3.5地下换热器的设计：地下换热器的设计要注意对建筑负荷、回填材料、土壤地层特性等进行精确的勘测和分析。
3.6合理地配置整个系统：地源热泵虽然是绿色的空调方式，但是如果没有一套合理的系统，它的节能和环保优势就根本无法发挥出来。
4、结束语
地源热泵作为一种环保节能的空调方式，应该得到研究工作者对其进行更为深入的研究，探索其关键性技术。目前在国内地源热泵机组的设计、安装、运行、维护等各个方面还没有成型的行业标准和规范，其推广应用还有待时日。作为一门新技术，它为我国的可持续发展带来了契机，在不远的将来，随着国富民强，经济实力的提高和生活水平的进步，研究和技术人员的努力，它在中国一定有广阔的市场前景。
参考文献
[1]徐伟等译，地源热泵工程技术指南[M] .北京：中国建筑工业出版社，2001
[2]刁乃仁，方肇洪.地源热泵-建筑节能新技术[J] .建筑热能通风空调，2004
（作者单位：1.西门子（中国）有限公司沈阳分公司；
海水源热泵空调末端系统应用研究 篇4
关键词：海水,系统,空调,研究,应用
随着水源热泵空调末端系统的不断发展, 地下水、井水等低位热源作为热泵冷热源的工程得到了广泛的应用。从主观的角度来说, 现阶段的供热、供冷措施, 都是建立在消耗能源的基础之上。尤其是空调的应用, 对空气造成了很严重的负面影响。在未来的工作中, 必须通过海水源热泵空调末端系统的有效应用, 改变现阶段的不良发展, 除了要实现良性循环以外, 还要保证在日后的发展中, 拥有一整套环保循环系统, 促进国家的全面发展和进步。在此, 文章就海水源热泵空调末端系统的应用进行研究。
1 国内研究现状
关于海水作为空调冷、热源的问题, 1966年青岛理工大学的教授针对青岛东部开发区14万m2建筑的冷、热源选择提出了建设海水冷、热源大型热泵站的可行性分析。从目前的发展来看, 大部分的科研成果都集中在理论上, 没有特别突出的实际成就。海水源热泵空调末端系统在目前的研究当中, 必须结合地方的实际需求。比方说靠近海岸线的地区, 夏季尤其高温多雨, 供热、供冷需求时间不定, 应用原有的系统无法实现良好的调节, 而末端系统在理论上可行, 以后要加强实践研究, 逐步建立末端系统的良性循环体系, 对海岸线的地区发展, 提供一个较大的生活保障。
2 海水热源泵空调末端系统形式
2.1 集中式海水热泵空调末端系统
随着海水利用的范围越来越广泛, 海水热源泵空调末端系统的形式也发生了较大的变化, 随着时间的推移, 现阶段的系统形式已经取得了非常大的发展。比如, 集中式海水热泵空调末端系统就得到了广泛的应用, 此系统主要是将所有的海水热泵机组集中起来设置于统一的热泵机房内, 制备的冷/热水通过小区外网输送到各个用户的家里或者是特定地点。相对而言, 集中式的海水热泵空调末端系统, 节省了很大一部分能源, 并且对沿海城市的发展做出了较大的贡献。在日后的发展中, 可以进一步推广应用, 在提升经济效益和社会效益的同时, 促进国家的多方面发展, 为广大的居民提供一个更好的生存、生活环境。
2.2 分散式海水热泵空调末端系统
这种系统的优势在于, 所有的海水热泵机组都分散到各个用户, 室外管网系统只为各用户机组提供所需要的海水。这种方式的系统广泛的应用于人口密集的地方和人口疏散的地方。现阶段的城市建设已经达到了一个较高的水平, 即便是人口密集, 每个人的活动空间也不小;有些地方的人口较少, 但是建设较多, 依然需要应用分散式的系统来提升海水利用效率, 加强供热、供冷。无论是集中式、还是分散式, 都是为了更好的生活而存在的, 一切又要从实际的需求出发。要从客观上规避一些不必要的措施和方法, 否则会造成较大的浪费, 违背系统研究的初衷。
3 海水源热泵空调末端系统应用
3.1 实例分析———沿海城市住宅
为了保证海水源热泵空调末端系统在应用的过程中能够得到一个直观的效果, 文章选用某沿海城市住宅工程为例。此工程总建筑用地面积92961m2, 总建筑面积240981m2, 地上面积165026m2, 容积率1.8, 该项目面向的海岸是属于填海造地形成的, 无滩涂, 海岸边直接是较深的海域。从整个工程来看, 符合海水源热泵空调末端系统的应用条件。经过一段时间的研究分析, 该工程完全能够应用末端系统来供冷、供热。在我国漫长的海岸线城市当中, 这类工程不在少数, 冬季的供暖和夏季的供冷, 一向都是国家发展的难点, 并且对当地居民的生活和工作产生了较大的影响。采用海水源热泵空调末端系统以后, 居民只需要花费较少的资金, 就能够享受良好的供暖、供冷效果。
3.2 设计方案的选定
根据工程本身的特点以及相应的标准, 需要在设计方案当中, 重点选定海水利用方式, 以及海水的来源。从技术的角度来看, 海水利用分为三种:闭式利用方式、开式利用方式、开式间接利用方式。经过详细的比对分析, 加上实践得到的数据和资料, 此工程应该选用开式间接利用方式, 也就是说, 在实际工作中应用海水源热泵空调末端系统的时候, 采用热换效率较高的板式换热器将海水与热泵系统分开, 通过板式换热器交换系统所需要的冷、热量。这种方式的优点在于, 从根本上实现了较大的节约, 而且没有太大的浪费现象, 成本也很低。另一方面, 在海水来源的选定当中, 必须考虑到季节的因素, 为了进一步符合海水源热泵空调末端系统的应用, 决定采用较为保守性的方案。即冬季和夏季都采用厂内取水口处的海水作为空调系统的冷源和热源。从以上的表述来看, 应用海水源热泵空调末端系统并不是一件容易的事情, 沿海城市的自然资源较多 (海水资源) , 但是不同地区的自然条件不同, 当地居民的诉求也有所差异, 此时应用海水源热泵空调末端系统就要考虑到多方面的因素, 从客观事实出发, 实现最好的效果。
3.3 海水源热泵空调末端系统原理
对于海水源热泵空调末端系统而言, 实际的应用远远要比理论上的研究更具说服力。为了让大家对此系统有一个更加直观的理解, 文章主要以夏季制冷作为重点阐述对象。现阶段是三月份, 夏季很快就会到来, 如果能够在夏季应用海水源热泵空调末端系统, 势必对沿海城市的居民提供更加凉爽的空调风。图1是夏季供冷模式原理图
从图1中可以清晰的看到, 在夏季制冷的过程当中, 从取水口进来的海水, 通过板式换热器将冷量传递给水环系统的循环工质, 通过热泵循环, 再将冷量输送给热泵机组蒸发器来冷却室内送风。这种原理的优势主要有以下几点:第一, 在夏季供冷的时候, 实现了海水的良性循环利用, 没有造成污染和浪费, 能源的充分利用为广大市民节省了大量的资金, 反之, 冬季也是一样。第二, 整个系统没有太大的漏洞, 虽然存在一定的提升空间, 但是应对目前的需求是完全没有问题的, 以后的发展相信会更好。第三, 海水源热泵空调末端系统的应用, 主要是围绕节能、无污染、便利、高科技等主题, 未来还能够将其应用到内陆地区, 逐渐形成全国的良性循环。我国的海域十分广泛, 将海水源热泵空调末端系统应用到内陆并不是幻想, 只要技术、设备、系统达到一个平衡点, 这种设想完全能够实现。
4 结束语
文章对海水源热泵空调末端系统应用进行了一定的研究, 综合多个方面来看, 海水源热泵空调末端系统取得了较大的成功, 为我国的沿海城市取暖、供冷, 提供了很大的帮助。日后的工作重点在于, 根据不同地区的不同要求, 制定针对性的应用方案, 实现一个较大的提升, 而不是一味的固守已有成果。
参考文献
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[2]韩文敏.制冷设备维修技术与相关问题探讨[J].装备制造, 2010 (04) .
水源热泵空调 篇5
同济大学暖通空调及燃气研究所蔡龙俊刘松
摘要：城镇供水厂水资源丰富、水质优良，若将水源热泵系统应用于供水厂，供给厂区
日常办公和生活所需要的冷量和热量，将具有良好的节能效果。本文根据供水厂净化处理工
艺和水源热泵系统特点，对水源热泵系统在供水厂的应用进行了研究，并结合某具体工程实
例，提出合理的解决方案，论证了水源热泵系统应用于供水厂的可行性。
关键字：供水厂；水源热泵；水质；可行性引言
水源热泵是一种高效环保的节能技术，其理论研究和工程应用引起业内人士普遍关注。目前海水源热泵与湖水源热泵的应用已有成功示范案例，随着上海2010年世博工程开工，利用黄浦江水作为冷热源的热泵项目也开始了应用。然而，目前为止国
内对水源热泵技术在供水厂中的应用研究以及工
程实践几乎处于空白。本文论述了水源热泵系统
在供水厂应用的可行性，并通过具体工程案例，给出了解决方案，为水源热泵系统在供水厂中的应用研究提供参考。
水源热泵系统由水源热泵中央空调主机系
[1]统，水源水系统和末端三部分组成。供热时，由电驱动的水源热泵机组把从水源中提取的低品
位能送至高温热源，满足用户供热需求；供冷时，机组将用户室内的余热转移到水源中，满足用户
制冷需求，其工作原理如图1所示。
一般水源热泵性能系数COP≥3.0，即消耗
[2]1kWh的电能，可以得到3kWh以上的供热量。
水源热泵利用的是浅层地热能，冬季温度高于大
气温度，夏季低于大气温度，所以其COP值明显
高于空气源热泵。图1 水源热泵系统工作原理示意图 2 供水厂采用水源热泵系统可行性分析
水源热泵系统在我国工程应用方面的经验表明：充足的水量、合适的水温以及合格的水质是水源热
[2]泵系统正常运行的重要因素；供水厂基本满足了上述要求。
2.1供水厂水处理工艺
供水厂净水处理目的是去除原水中的悬浮物质、胶体、细菌及其他有害成分，使净化后的水质满足
[3]生活饮用水或工业生产的需要。这里仅以地表水源为例，简单描述其典型净化处理工艺，如图2所示。
图2 地表水典型净化处理工艺
上图所示工艺，先在水中投加混凝剂，混凝剂在水泵叶轮搅拌下，迅速而充分的混合，然后在池中形成絮状沉淀物（矾花），矾花经沉淀和过滤后去除，然后经消毒进入清水池，由二级泵房供应用户。如用澄清池代替沉淀池，则含有混凝剂的原水直接进入澄清池，在池中同时完成絮凝和澄清过程。
2.2供水厂水源水量
随着我国城镇化速度的加快，我国城镇供水飞速发展。据统计，截至2003年，我国城镇公共供水
33能力达16744万m/d；水厂数目达3479座，年供水总量达340亿万m，城市人均日综合用水量达318L。
对于单个供水厂而言，按其供水能力可以分为三类：日供水能力30万吨以上的供水厂属于大型供水厂；日供水能力在10万吨以下的属于小型供水厂；介于两者之间的属中型供水厂。目前，我国大多
[4]数供水厂都属于中小水厂范畴。以日供水能力10万吨，5℃换热温差计算，理论上每小时可供给的热
7量为8.75×10kJ。从以上数据可以看出，即使中小型水厂，蕴含在水体中的热量都是巨大的，足以满
足厂区一般日常生活的冷热量需求。而且水厂日常所需要的冷量和热量与供水厂规模即日供水能力正相关。负荷越大，水厂日供水能力也越大，水源资源也相对充足。这为水源热泵系统在供水厂的应用提供了水源水量的保证。
2.3供水厂水源水质
应用水源热泵技术时，除考虑水源水量外，水温、水体化学成分、浑浊度、硬度、矿化度以及腐蚀性等因素都应该在考虑的范围之内。目前，国内还没有明确的机组产品标准和相关规范限制水源热泵机
[5]组水质，但若水源中含有泥砂，浊度太高会对机组和阀门等部件造成磨损，甚至造成管道堵塞等问题；水源中含有的不同离子、分子、化合物和气体，使得水具有酸碱度、硬度、矿化度和腐蚀性等，对机组材质有一定的影响。
根据国家相关规范规定，供水厂选择水源所必须遵循的原则是：水质良好，便于防护，水量充沛可靠，且水质要符合《生活饮用水水源水质标准》CJ3020-93中关于水源水质的规定，同时供给城镇居民的生活饮用水水质必须符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中生活饮用水的水质标准，两者的主
[6][7]要指标参数如表
1、表2所示。
表1生活饮用水水质部分常规指标及限值（单位mg/L,浊度和PH值除外）
表2生活饮用水水源水质部分常规指标及限值（单位mg/L, 浊度和PH值除外）
一级和二级水源水质良好，经过常规净化处理后水质即可达到GB5749-2006的相关规
定，可供居民生活饮用。水质浓度超过二级标准限制的水源水是不宜作为生活饮用水水源的，实际情况是现有的城镇供水厂最终供给饮用水水质各项浓度指标都低于甚至远远低于国家
标准的限值。
综上所述，城镇供水厂由于其特定工艺特点以及实际需要，对于水源水以及最终供水的水量和水质都有严格要求，这一得天独厚的优势，完全满足水源热泵系统对于水量和水质的要求。将水源热泵系统应用于供水厂，结合了水处理与热泵两者的共同优势，充分利用资源，具有良好的节能效果，是可行的。水源热泵系统取排水点的选择
饮用水从水源引出，最终变成可以饮用的自来水，中间需要经过各种不同的净化处理工艺，不同工艺处理后的水质也有一定的差异，所以针对水处理的不同阶段以及水源热泵开系统对于水量水质的不同需求，可以从多个位置选择经济合理的取水排水点。
3.1 原水处取水
城镇供水厂原水一般取自江河湖海以及水库，而生活饮用水国家标准对水源水质各项指标已有明确规定，所以原水理论上是能达到水源热泵系统对水量和水质的要求。且原水没有经过工艺处理，经济性好，但当天气发生变化，降雨频繁时，原水水体浑浊度急剧变大，如果不经过水质处理，将会严重削弱水源热泵机组换热器换热效果，尤其开式系统，长期运行甚至会造成换热器管道堵塞。如若在系统中设置专门水处理设备，设备初投资以及运行维护方面的经济性掩盖了供水厂自身水处理优势，使得供水厂自身资源没有得到充分利用，造成重复投资。
3.2 过滤池取水
沉淀后的水体，通过一层或基层滤料使水中残余的细菌和悬浮物杂质进一步去除的处理方法叫过滤。原水经过混凝沉淀后还不能引用，必须经过过滤消毒后才能达到生活饮用水国家标准。
水源热泵机组源水侧选择过滤后水体取水，能够有效避免由于雨水天气等不确定因素对水体水质造成的负面影响。过滤工艺一般能去除原水中80%~90%的杂质，过滤后水体浑浊度以及杂质浓度如硫酸根离子、矿化物等都控制在生活饮用水规定的限制范围内。经过过滤后的水源不论从水量还是水质都能达到水源热泵机组水源的要求，是理想的取水点之一。
鉴于开式系统能够省去中间换热环节，换热温差小，换热效率高，且滤后水源水质优良，不会出现堵塞换热器的现象，系统投资以及运行维护方面的经济性能够得到充分体现。
3.3 清水池取水
由于原水中含有对人体健康有害的病原细菌与致病性微生物，“生活饮用水卫生标准”明确规定，集中式供水均应有消毒设施。故过滤后的水需再经过消毒杀菌后才能供给用户。清水池可以调节水流变化，并贮存消防用水，清水池的有效容积包括调节容积、消防用水量和水厂自用水的调节量。调节容积按经验一般为日最高设计水量的10%~20%。
清水池中存储的水即生活饮用水，水体中各种微生物以及杂质含量必须达到生活饮用水卫生标准相关指标规定，且一般远远优于标准规定水质，可以直接供给用户。经过消毒之后的水体（清水池储水以及二级供水管中流动水体）是水源热泵机组最佳取水点之一。同样根据前面的分析，开式水源热泵系统所要求的水质标准，经过过滤消毒后的清水是完全可以满足的，同时也可以充分发挥开式系统和清水两者的优势，降低系统投资及运行能耗。
3.4 排水
不论是从滤池取水还是从清水池取水，经过热交换之后的回水是需要选择合适的位置排放的，且排水最好能够循环利用，以免造成水资源浪费，增加系统运行费用。水源热泵系统与供水厂水体仅仅是进行热量交换，并没有质的交换，热泵系统本身并不会对水体水质造成污染；至于水温的影响，因为供水厂水体一直处于流动状态，每天净化处理后的水都是直接供给城镇居民使用而不会储存或者直接回收，故排水水温对于水体水温的影响是很小的。
热泵系统换热后的排水可以排放至同一级水处理工艺中直接利用或者回到上一级工艺重新过滤消毒后再利用，以保持水处理工艺水量总量平衡，节约水源资源，降低系统运行费用，同时也不会对供水厂水处理工艺产生不良影响。否则，在设计过程中，需要根据水源热泵系统取排水流量的大小，重新核算各水处理流程水处理能力及水池容量大小，有针对性的进行滤池以及清水池扩容以满足工艺需要和日供水量的需求，不对城镇居民生活饮用水的供给造成影响。工程应用案例
4.1 工程概况
本工程位于山东省某县城，设计日供水量10万吨，主要供给该县城居民生活饮用水。
2供冷供暖区域位于供水厂北面的办公综合楼。办公综合楼共三层，总建筑面积1624m，该办
公楼24小时办公。
2经过计算，该办公综合楼总建筑冷负荷（含新风）162.1kW，冷负荷指标100W/m；总建
2筑热负荷146.1kW，热负荷指标为90W/m。
4.2 水源热泵系统设计方案
4.2.1冷热源方案
该供水厂日供水规模为10万吨，而该厂区办公楼总建筑冷热负荷分别为162.1kW和146.1kW。选用2台型号为PRO25M-GR的水源热泵模块机组，单台机组名义制冷量为79.7kW，供热量78.1kW，源水侧水流量17.9m3/h，工作压力1.0MPa。机组置于办公综合楼1楼热泵机房内。系统形式选择开式，将源水直接引至水源热泵机组内进行热交换，以提高换热效率。
4.2.2取排水方案
水源热泵机组源水侧所需总流量为36m3/h，水量相对较小，而在办公综合楼南侧70m处有一高30m供水塔，为提高水源热泵机组运行效率，降低系统初投资及运行能耗，充分利用供水厂固有资源，将水源热泵系统取水点设于居民生活饮用水供水总管水塔底端，利用水塔30m高度扬程为动力为水源热泵机组供水。经过计算，水塔水压足以补偿源水侧循环水系统沿程阻力损失，局部阻力损失以及位置水头损失，同时还能省去水源侧循环水泵初投资以及日常运行维护费用。为保证回水不影响饮用水水质，回水回至上一级工艺过滤池中。
冷冻循环水侧补水问题也由高位水塔解决。在水源热泵机组源水侧进水口处取一分支接至冷冻水循环泵吸入端，代替常规系统膨胀水箱，解决系统定压、补水问题。
4.2.3辅助热源
根据业主和建设方提供资料，该供水厂清水池位于地下2.5m深处，水温接近地下水水温，夏季低于室外大气温度，冬季高于室外大气温度，且极端低温不低于5℃，完全能够满足水源热泵机组正常工作所要求的温度条件。本方案在设计过程中，综合考虑各种不稳定因素，为确保机组正常安全运行，在机组源水侧前段并联一额定功率为30kW的电加热辅助热源，平时关闭，冬季当室外气象条件极端恶劣，使得供水水温低于5℃时，系统自动开启电加热器预热，提高供水水温，以保证水源热泵机组稳定高效运行。本方案原理图如图3所示。
图3 水源热泵系统原理图初步结论与展望
5.1 初步结论
通过对水源热泵系统在供水厂的应用进行研究，相关要点小结如下：
1)城镇供水厂水资源丰富，水质优良，已经具备水源热泵系统应用的有利条件，只要设计
合理，水源热泵系统在城镇供水厂的应用是完全可行的；
2)开式系统应用于供水厂可以省去中间换热环节，提高系统运行效率，节约运行能耗；
3)水源热泵系统取排水点的选择是多样的，具体工程项目应采用何种取水方式以及从何处
取水需要根据项目情况具体分析，因地制宜，设计出经济合理的方案，而不能千篇一律；
4)保证供水厂出厂水质要求是应用水源热泵的前提条件。水源热泵系统在运行过程中与水
体只进行热交换，没有质交换，且水体处于流动状态，正常情况不会影响水体水质。
5.2 展望
1)对已建好的供水厂，供冷供热系统改造时，应优先采用水源热泵技术；
2)我国夏热冬冷地区的供水厂，适宜采用水源热泵系统；
3)如供水厂靠近城市街区的商业中心等地时，可考虑利用水厂的水资源，进行集中供热；
4)开式系统的排水点应设在过滤池或过滤池前的水处理工艺；如果万一发生工质泄漏能保
证及时排放。
参考文献
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[2]赵军，戴传山.地源热泵技术与建筑节能应用[M]，北京：中国建筑工业出版社，2007
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[4]洪觉民.中小自来水厂管理维护手册[M]，中国建筑工业出版社，1990
[5]GB50019-2003，采暖通风与空气调节设计规范[S]
[6]GB5749-2006，生活饮用水卫生标准[S]
暖通空调中的地源热泵技术探析 篇6
【关键词】地源热泵；暖通空调；冷热源；绿色技术
一、地源热泵的分类及工作原理分析
1、地源热泵的概念。地源热泵系统是利用地下的岩土作为稳定的蓄热体，将地下浅层的热资源（也称热能），通过少量的高位能源（如电能），将低温位能向高温位能转移，以实现冬季取热储冷，夏季取冷储热的高效节能系统，是目前效率高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统之一，属于经济效益、社会效益和生态效益显著的社会公益技术，被称为二十一世纪的“绿色空调技术”。
2、地源热泵的分类。根据地热源的种类和方式不同，地源热泵可分为以下三类：一是土壤源热泵。土壤源热源（也叫大地耦合式热泵）以大地作为热源，热泵的换热器埋于地下，与大地进行冷热交换。土壤源热泵系统主机通常采用水—水或热泵机组或水—气热泵机组。根据地下热交换器的布置形式，主要分为垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三类。二是地下水热泵系统。地下水热泵系统，是一种以水体为低位热源，利用地下水式水源热泵机组为空调系统制备与提供冷/热水，再通过空调末端设备实现房间空气调节的系统形式。三是地表水热泵系统。地表水热泵系统主要有开路和闭路系统。地表水热泵系统具有相对造价低廉、泵耗能低、维修率低以及运行费用少等优点。在寒冷地区，开路系统并不适用，只能采用闭路系统。但是，在公共用的河水中，管道或水中的其他设备容易受到损害。另外，如果湖泊过小或过浅，湖泊的温度会随着室外气候发生较大的变化，这就会产生效率降低，制冷或供热能力降低的后果。
3、地源热泵的工作原理。地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、热泵机组和室内空调末端系统。工作原理就是在地下埋设管道作为换热器，管道与热泵机组连接形成闭式环路，管道中有液体流动通过循环将热泵机组的凝结热通过管道散入地下（供冷工况），或从大地吸取热量供给热泵机组向建筑物供热（供热工况）。其中水源热泵机主要有两种形式：水—水式或水—空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物空调末端换热介质可以是水或空气，系统的关键是大地换热器的设计和施工。
二、地源热泵系统的特点和优势分析
1、地源热泵系统的特点。一是节省建筑空间、便于运行管理地源热泵没有冷却塔和其它室外设备，省去了锅炉房、冷却塔及附属的煤场、渣场所占用的宝贵面积，节省了空间和地皮，产生附加经济效益，并改善了环境外部形象。热泵机组质量可靠，没有大型的集中机组，无需专人值守，大大减少维修、维护费用，可以实现机组独立计费，分户计量，方便业主对整个系统的管理。二是绿色、环保、无污染。地源热泵空调系统在冬季供暖时，不需要锅炉，无燃烧产物排放，可大幅度降低温室气体的排放，既保护了环境，又可遵守《全球气候公约》。在夏季制冷时也是将热量转移到地下，没有任何气体排放到大气中，如果得到广泛应用将可以大大降低温室效应，减缓全球变暖的进程。三是低运行费用。地源热泵空调系统的高效节能特点，决定了它的低运行费用。其维修量极少，使用寿命和建筑物同期，折旧费和维修费也都大大低于传统空调。由于自动化程度高，无需专业人员操控。一般来说，地源热泵空调系统的供暖和制冷费用只相当于普通空调系统供暖和制冷费用的30—70%。四是应用灵活、安全可靠、用途广泛。地源热泵空调系统灵活性强，—套地源热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统。可用于新建工程或扩建、改建工程，可逐步分期施工。热泵机组可灵活地安置在任何地方，节约空间。同时，地源热泵无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。因此，地源热泵空调系统从严寒地区至热带地区均适用，可为办公楼、宾馆、医院、饭店、商店、超市、幼儿园、别墅、居民小区等各类建筑物提供冷暖两用空调系统，并可同时提供生活热水。
2、地源热泵系统的优势。一是地源热泵的社会效益。我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是煤炭。矿物燃料燃烧后产生的大量污染物，是造成温室效益的主要原因。采取地源热泵能够有效减少常规供热和空调对大气的污染，是一项利国利民的绿色工程。二是地源热泵的经济效益。地源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用。一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。根据以往项目的经验，由于地源热泵运行费用低，增加的初投资可在5～10（年限有待考证）年内收回，地源热泵系统在整个服务周期内的平均费用将低于传统的空调系统。同时，地源热泵空调系统的经济性取决于多种因素。不同地区，不同地质条件，不同能源结构及价格等都将直接影响到其经济性。
三、地源热泵在暖通空调应用中的问题分析
地源热泵也并非十全十美，主要存在以下不足：初投资比较高，主要是钻孔费和地下埋管材料费较高，约占总投资一半以上，同时需要占用一定的地下面积；安装工艺要求较高，施工工期较长，如果设计和安装不合理，将难以充分体现其优越性，收不到应有的节能效果；易受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响；冬夏季排取总热量存在不平衡性，使得土壤年吸、释热量不平衡，连续多年运行后易造成热泵机组运行效率下降；采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约，易导致地下水氧化，产生一系列的水文地质化学变化、生物变化等问题。
四、地源热泵中央空调系统的设计问题分析
1、地源热泵中央空调系统的确定用地源热泵中央空调方式是好的选择，但是必须对建筑物的功能、环境和土质水文作清楚的了解，作详细的调研后，方可确定此方案。
2、建筑物系统勘查：在决定地源热泵系统的形式之前，应对工程施工现场情况资料进行准确的掌握，这就是现场勘测。一是仔细阅读计划建筑的建筑物设计文件。了解对在施工期间，所有当地规章制度、政策性条例、地区性法规，以减少施工干扰。二是确定建筑物业主拥有的地表使用面积大小和地形，建筑物所在的方位、结构、路边附属设备、地下公用设施、市政管道位置以及地下废弃的设施，尽量避免因潜在因素造成不必要的损失和影响施工。三是水文地质的勘查，包括松散土层的厚度、密度、砂型、含水量、岩床的深度、岩床的结构。对于土壤源热泵管地热交换器，挖一个3～5m的深坑就能实现，对靠近地表处土质状况是否有巨石存在作一定了解。而对于垂直式地热交换器，就需要钻勘探孔，并按有关规定格式做好记录。
五、结语
水源热泵空调 篇7
1 项目概况
1.1 蟹岛的气候和水资源条件
蟹岛位于北京市朝阳区金盏乡, 在北京的东北方向, 属于典型的暖温带半湿润大陆性季风气候:四季分明, 夏季炎热多雨, 冬季寒冷干燥, 春、秋短促, 冬夏较长。
北京年平均降雨量约600mm, 降水季节分配很不均匀, 全年降水的75%集中在夏季。蟹岛总占地面积200hm 2, 其中的鱼塘、人工湖、荷花塘占地面积14.67hm 2, 水资源总量有44万m 3, 水质均达到了I级标准, 夏季水面温在29.0～20.0℃, 冬季水面水温在0.5～0.1℃。水资源不仅创造了经济价值, 调节了环境温湿度, 更重要的是为热泵提供了清洁能源。
1.2 系统简介
蟹岛度假村湖水水源热泵空调以湖塘水作为冷热媒体 (见图1) 。工程包括5幢建筑物, 总供暖面积70000 m 2, 夏季冷负荷为6300k W, 冬季热负荷为7000kW。房间设定温度:冬季18～23℃, 夏季:23～26℃。夏季运行时间:6～9月份, 每天12h;冬季:11月到次年3月, 每天2 4 h运行。根据国家规范, 高级酒店65℃生活热水耗量为每人每天200L。该度假村平均入住率为80% (即730人) , 每天需要消耗65℃生活热水146t。全天生活热水的热负荷为9339kW。水源热泵COP为4.42。
蟹岛现有4000m3的蓄能池, 由于北京市现执行峰谷电价, 因此, 利用蓄能技术, 在夜间电力低谷时段向蓄能池蓄得能量, 并在白天电力高峰时段将夜间蓄得的能量释放出去。
蟹岛度假村采用7套水源热泵机组, 夏季启动热泵机组可以两向利用, 制冷量用于客房、餐饮、办公等供冷, 同时的副产品热量用于客房洗浴加温。冬季启动热泵机组用于客房、餐饮、办公、洗浴等供暖。
2 传统供热空调方案和同类产品方案
湖塘水源热泵为方案1。
2.1 传统供热空调方案
2.1.1 燃煤锅炉+水冷冷水机组 (方案2)
冬季采用燃煤锅炉提供的热水, 经过换热器与空调系统的水进行热交换, 将后者加热, 然后输送到客房末端供暖。夏季启动水冷冷水机组向房间供冷。
2.1.2 燃油锅炉+水冷冷水机组 (方案3)
冬季采用燃油锅炉提供的热水, 经过换热器与空调系统的水进行热交换, 将后者加热, 然后输送到客房末端供暖。夏季启动水冷冷水机组向房间供冷。
2.1.3 燃气锅炉+水冷冷水机组 (方案4)
冬季采用燃气锅炉提供的热水, 经过换热器与空调系统的水进行热交换, 将后者加热, 然后输送到客房末端供暖。夏季启动水冷冷水机组向房间供冷。
2.2 同类产品方案
深井水源热泵机组。以深井水作为冷热媒体, 夏季将室内空气中的热量排到井水中, 冬季从井水中提取热量, 由热泵通过深井水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。
3 分析与分析
3.1 湖塘水源热泵与传统方案方案初投资的比较
初投资指空调系统各部分投资之和, 包括设备、工器具购置费用, 工程安装费。由于湖水源热泵不需要单独建设建筑物, 而其他系统方案要加土建费, 这里都按不加土建费计算。
单独从供暖角度讲, 其他方案的初投资低, 但如果按全年既要供暖又要制冷的角度, 其他方案要加上制冷空调, 这样结果算来, 湖塘水源热泵与其他方案的初投资相比最低 (图2) 。
3.2 湖塘水源热泵与传统方案的年运行费用比较
年运行费用主要包括电费、水费、燃料费用、人工费用、设备折旧费用、维修费、其他费用 (排污费、管理费等) 等。
3.2.1 蟹岛度假村湖塘水源热泵耗电量分析
蟹岛湖塘水源热泵空调系统自2006年投入运行以来, 工况一直良好, 从运行日和月耗电量记录看出:2008年1月18～2月2号, 系统日耗电量达到了最高点11100kWh, 同时1月份总耗电量最高, 1 0月份最低, 正符合北京的气候条件和蟹岛作为农游结合度假村的特点。
3.2.2 湖塘水源热泵与传统方案的年运行费用比较
从图3可以看出, 水源热泵的年运行费用最低。与燃煤锅炉+水冷冷水机组、燃油锅炉+水冷冷水机组、燃气锅炉+水冷冷水机组相比, 分别节省了693.38万元, 2391.68万元, 998.18万元, 由于水源热泵用的是谷电蓄能, 如果不用谷电蓄能耗电量为861.5万k W h, 机组耗电金额为628.3元。而用谷电蓄能, 机组耗电金额为260.1元, 节省368.2元, 节省了142%, 同时用谷电蓄能, 省了电力增容费。
3.3 湖塘水源热泵与传统方案的费用年值比较
费用年值法采用资本回收公式把方案的初投资等额折算到每一年, 并与该年的运行费用求和。该方法JI以系统的年度费用为判别依据, 年度费用最低方案即E NENG为最优设计方案。YU
从图4可以看出:四种方案中, 湖塘水源热泵的HUAN费用年值最低为491.7万元, 与其他空调系统方案相比, 分别比燃煤锅炉+水冷冷水机组, 燃油锅炉+水冷冷水机组, 燃气锅炉+水冷冷水机组低148%, 494%, 211%。分别节省了729.6万元, 2430.2万元, 1036.9万元。
3.4 湖塘水源热泵与传统方案的全年能耗比较
由于各种方案的供热冷系统所消耗的能源形式不同, 消耗煤、电、油、气等能源。为了便于比较, 本文将各种方案中供冷热系统所消耗的能耗统一换算为标准煤耗量, 作为计算能源消耗量的标准。
按照蟹岛度假村的供冷暖面积所需冷热量折算所有方案的全年能耗得出, 燃煤锅炉+冷水机组全年耗能最高, 湖塘水源热泵全年耗能最小, 分别比燃煤锅炉+水冷冷水机组, 燃油锅炉+水冷冷水机组, 燃气锅炉+水冷冷水机组低140%, 124%, 120%。燃油锅炉+水冷冷水机组和燃气锅炉+水冷冷水机组相差不大, 以燃气锅炉+冷水机组稍小 (图5) 。
3.5 湖塘水源热泵与传统方案的环境影响比较
几种方案的冷热源在使用过程中, 全年排放的污染物CO2、SO2、NOX、TSP的情况见表1。可以看出:湖塘水水源热泵全年污染物的污排放量最小, 其次是燃气锅炉全年污染物的排放量, 如全年CO2排放量水源热泵比燃煤锅炉+冷水水冷机组, 燃油锅炉+冷水水冷机组, 燃气锅炉+冷水水冷机组分别少排放了53287.1t, 37408.4t, 23069.6t。因此从环保的意义上讲, 湖塘水水源热泵比燃煤锅炉+冷水水冷机组, 燃油锅炉+冷水水冷机组, 燃气锅炉+冷水水冷机组分别减排了594%, 417%, 257%。
(t)
3.6 湖塘水源热泵与同类产品的比较
3.6.1 与同类产品的单位面积时间的耗电费用比较
本文针对两个深井水源热泵进行了调查, 一个是河南农业大学综合办公大楼空调系统, 一个是北京蓟门饭店的空调系统, 结果显示单位面积时间的耗电费用 (不计水费) :北京蓟门饭店空调系统 (冬夏平均) 为0.1267元/dm2, 蟹岛度假村空调系统 (冬夏平均) 为0.1122元/dm 2, 河南农业大学综合办公楼为 (冬夏平均) 0.064元/d m 2。由于蓟门饭店和蟹岛度假村的服务性质基本相同, 一天运行时间基本为24小时, 而河南农业大学是办公大楼, 周六周日不开机, 一天开机时间基本为12小时。即与同类产品的单位面积单位时间耗电费用相比相差不大。
3.6.2 与同类产品的维修费用比较
由于深井水源热泵空调系统运行费用除了耗电外, 还有地下水资源费、维修费等。而蟹岛是湖水源热泵空调系统不需要另外缴纳地下水资源费。深井水源热泵则需要缴纳地下水资源费用, 如河南0.1元/t, 深井水源热泵系统的维修费包括:洗井费 (由于井水回灌所以每年洗井) 、水表、阀门、管道、药剂、主机维修费等, 计10万元/a。而湖塘水水源热泵的维修费只包括主机维修费和水泵维修费, 前三年厂家免费保修, 后7年每年在1万元左右, 计7000元/a。
3.6.3 同类产品的现存问题
深井水源热泵目前出现的主要问题有:
(1) 长期抽取地下水, 造成地下水位的下降, 出水量不足, 影响使用效果。
(2) 井水回灌的余热造成对地下水源的危害, 以及由于地下地质不同造成回灌难, 渗水慢等问题。
湖塘水源热泵空调系统目前还未出现不良问题。
4 效益
4.1 经济效益
湖塘水源热泵与传统方案相比, 初投资、年运行费用、费用年值都是最低的, 即是最经济的方案。与同类产品相比年运行费用相差不大, 初投资的主要设备的差异主要是市场上售价的差异, 和修建冷热媒体的差异, 深井水源热泵是打深井的费用, 湖塘水源热泵主要是建湖塘的费用 (未统计) 。湖塘水源热泵和深井水源热泵的寿命基本相当。湖塘水源热泵每年的维修费是7000, 深井水源热泵每年的维修费用是10万元, 深井水源热泵需要缴纳地下水资源费用, 如河南0.1元/t。
4.2 节能、减排效益
湖塘水源热泵全年耗能最小, 分别比燃煤锅炉+水冷冷水机组, 燃油锅炉+水冷冷水机组, 燃气锅炉+水冷冷水机组低140%, 124%, 120%。由于水源热泵的两向利用, 即在夏季制冷的冷量供客房, 而热量用于客房洗浴加热, 节省了18.7元的电, 相当于标煤78.73t。
湖塘水水源热泵全年污染物的排放量最小, 其次是燃气锅炉全年污染物的排放量, 如全年C O2排放量水源热泵比燃煤锅炉+冷水水冷机组, 燃油锅炉+冷水水冷机组, 燃气锅炉+冷水水冷机组分别减排了594%, 417%, 257%。
从环保意义上讲, 湖塘水冷热源空调系统没有环境污染物排放, 减少了因采用传统方式采暖而向大气排放的烟尘、废气, 也没有深井水源向地下回灌大量高温水对地下水源的危害和造成地下水位下降以及由于地下地质不同造成回灌难, 渗水慢等问题。
4.3 社会效益
蟹岛湖塘水源热泵有蓄能池将夜间的电能转化为冷热量, 供白天高峰段制冷热, 既减少了白天用电负担, 也减少了晚上电能的浪费。
建议新建楼房在供冷暖选择上, 不要选择传统的供暖制冷方案, 同类产品则根据当地的实际情况, 能建湖塘的不打深井, 也可以考虑另一产品土源热泵或地板辐射供暖。老供暖用户可以考虑改造供暖工程, 以期减少对环境的危害。
1.节能率达到7%～1 3%, 且不改变锅炉原来的运行工况;
2.采用特种工艺加工的纯铜 (或不锈钢) 整体针肋换热管, 表面积比光管增大1 0倍, 传热系数高, 排烟阻力极小;
3.降低SO2、NOX的排放量50%～80%, 具有重要的环境保护意义;
4.可根据客户要求非标设计。
1.热效率超过92%;
2.纯铜整体针肋管换热本体, 传热系数高;
3.处于微压运行状态, 无爆炸条件;
水源热泵空调 篇8
安徽省正在广泛采用污水源热泵中央空调进行采暖供热, 据了解, 目前合肥有14座正在运行的污水处理场, 加上正在建设的7座污水处理场, 一共21座。如果能将这些处理场内的污水全部利用起来, 除了在节能环保上有明显作用外, 合肥市民能因此节省一大笔电费开支。
相关专家介绍, 目前合肥正在试点多种节能环保性的采暖供热形式, 其中对环境伤害最小的当属污水源热泵中央空调。“污水空调”利用温度相对稳定的城市污水, 冬季采集污水中的热能, 借助热泵系统, 通过消耗部分电能将所取得的能量供给室内取暖;夏季则将室内热量释放到污水中, 以降低室内温度。“污水空调”采用的污水是密闭循环的, 不会造成环境与其他设备污染。同时, “污水空调”在供热时没有燃烧过程, 也就没有排烟污染, 供冷时也不会产生任何废渣、废水、废气和烟尘, 环保效益十分显著。
水源热泵空调 篇9
1 污水源热泵空调系统工作原理
1.1 热泵及热泵循环
从工程热力学原理的角度可以了解到热泵主要是一个热力循环供应系统, 其能够将资源转化为能量, 并使得低温环境中的热量能够转移到高温环境中, 同时, 其也是一个制冷系统。热泵主要消耗的能量就是机械能, 其在有效的吸收了低温环境中的热能后, 将所吸收的热能以及本身消耗产生的机械能一同传递到高温环境中, 从而获取相应的热能量。
通常而言, 在对热泵所产生的能量效率进行有效的计算的时候, 需要借助热泵的性能系数。热泵在用来进行制冷的过程中, 其会借助相应的制冷系数, 而在将其用作供热的时候, 就会借助一定的供热系数。其中供热系数的数值均在1以上, 从这点就说明, 热泵在供热的过程中, 其所产生的供热量总会超过消耗的能源量。由此可知, 相较于用电供暖以及燃烧不可再生能源供暖, 热泵供暖能够达到有效节约能量的效用。热泵在循环的过程中, 会结合低位能源来创造相应的经济价值, 其是一种具有实际应用价值的节能技术手段。
1.2 污水源热泵空调系统
污水源热泵空调系统概括的来说就是利用污水能量来进行供暖以及制冷的系统。污水源热泵空调系统可以在冬季的时候, 将污水中所产出的热能进行提取利用, 从而实现对人们的供热服务。而在炎热的夏季时, 其会吸收建筑物中的热能, 从而将其排放到污水中, 使得室内的温度降低, 并在污水中储存热量, 以供冬季供热使用。
污水源热泵空调系统主要是采用梯级的方式来对污水中的能量进行利用, 并有效的实现了温度的调节。其会根据室内温度的变化来进行温度的调节, 不断的将室内低品位的热能转化为热源以及制冷剂, 从而保障建筑室内的舒适度。坚持这种梯级供热以及温度对口的原则, 就能够有效的减少能源的消耗, 使得污染物的排放量减少, 在缩小温度差异的同时, 使得环境得到有效的保护, 可以说, 污水源热泵空调系统有着较高的经济利用价值。
2 利用污水热能减排性能计算与分析
2.1 污染物减排量计算
一般城市污水都是来自工厂生产加工所产生的污水, 这些污水在排放之前都进行过一定的处理。本文就根据1000m3的城市污水来进行计算研究, 并将温度差异控制在6℃, 利用下述公式进行热量的计算
上述公式中, M主要指代的是污水总量, 单位由m3来表示;C主要代表的是污水的容积比热, 其有固定值, 该值为4.2×103kj/ (m3·℃) ;而△t则主要指代的是污水所具有的温度差异, 单位以℃来表示。
2.2 污染物减排量预测
2.2.1 城市污水排放量
经调查所知, 近几年, 我国的污水排放量上涨幅度在3%-8%之间, 上涨速度较快。而在仅三年期间, 我国的污水排放总量也上涨了至少50亿吨, 从我国所具有的污水总量来说, 利用污水热能来进行供热和制冷, 是有着一定的可能性的。
2.2.2 二氧化硫、二氧化氮和粉尘污染物减排量
按每年10%的城市污水热能用于供热与制冷计算, 可分别得出每年各种污染物的减排量。近3年SO2减排量达60.69万t, NO2减排量将达3.22万t, 粉尘减排量将达3.96万t。如果提高城市污水热能利用比例, 各种有害物减排量将按比例增加。
3 利用污水热能节能性能计算与分析
由于人们对生活质量要求的提升, 使得人们对于供热、制冷的需求也越来越多, 这样就使得能源的消耗变得更加的严重。暖通空调是调节室内温度的主要工具, 而暖通空调运作过程中主要利用的能源就是煤炭, 利用燃烧煤炭所产生的能源来进行供暖以及制冷工作。而煤炭本身属于不可再生能源, 而且还会产生大量的有害物质, 对环境会造成污染, 所以应该应用一些情节能源。而污水就属于清洁能源, 利用污水取代煤炭进行能源的获取, 可以使得能源逐渐提升到高位, 不仅能够保障城市环境的质量, 还能够有效的减少能源的消耗, 提升能源的利用率。就相关的参考文献可以了解到, 污水在还没有被利用的时候, 污水中的能量以及投入的能量的消减量可以用下述公式进行计算:
3.1 与空气源热泵系统相比
取空气源热泵系统供热系数为3.00, 制冷系数为3.50;取污水源热泵空调系统平均供热系数为5.20, 制冷系数4.25, 设热泵污水进出口温差为6℃。仍以1000m3污水为例, 按上述理论可以计算出污水源热泵空调系统节能效果。在相同的供热量和制冷量的条件下, 污水源热泵空调系统比空气源热泵系统更为节能。在供热情况下, 投入能量削减率达到14.13%;在制冷情况下, 投入能量削减率达到5.05%。
3.2 与热水锅炉供热系统相比
比较污水源热泵空调系统和热水锅炉供热系统节能效果。假定锅炉效率为85%, 电动机效率为35%, 则根据锅炉效率和电动机效率的概念可得:
由上式计算得出, 污水源热泵空调系统与热水锅炉供热系统相比, 节能效率为53.30%。
4 结论
综上所述, 污水本身属于清洁和可再生能源, 利用污水来取代煤炭或者是一些不可再生能源来实施供暖和制冷, 在同等的条件下, 污水源热泵空调系统所消耗的能源相对较少, 可以将低位能源转化为高位能量, 这样就可以有效的达到节能的目的。同时, 相交于传统的供热系统来说, 污水源热泵空调系统在应用的过程中, 能够最大限度的提升能源的利用率, 减少污染物的排放, 从而达到保护环境的效果。可以说, 污水源热泵空调系统的应用本身就具有较高的经济价值和社会价值。
摘要：污水属于可再生能源, 利用污水源来进行供热以及供冷, 可以有效的减少污染物的排放以及对不可再生能源的消耗, 达到节能减排的目的。主要就城市污水源热泵空调系统工作原理进行简要的分析, 总结得出利用污水源热泵空调系统节能减排的性能, 希望通过本文的探究, 能够为相关的人员提供一定的借鉴和参考。
关键词：污水源热泵,空调系统,节能减排,性能
参考文献
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水源热泵空调 篇10
随着我国经济的快速发展, 以及人民对室内环境舒适性要求的提高, 空调能耗问题日益受到关注。建筑能耗已接近全国总能耗的30%, 在建筑能耗中, 暖通空调能耗约占85%, 而且用能效率低[1]。因此, 为建筑物配置节能、合理的空调系统尤为重要。热泵作为一种节能型制冷空调产品已从工业应用转入空调领域, 被称为21世纪的“绿色空调技术”。近年来, 水源热泵空调系统作为一种节能型空调系统在我国逐渐得到广泛的应用[2,3,4,5]。
1 水源热泵
水源热泵技术属可再生能源利用技术, 它是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源, 进行能量转换的供暖空调系统。地表的水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡, 使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地热能成为可能。所以说, 水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。可再生清洁能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和城市污水热能等。利用这些能源时, 一般一次能源利用率均大于1, 具有很高的能源利用率。另外, 这类能源是非矿物性的自然资源, 数量丰富。同时属水源热泵空调系统于清洁能源, 利用它们不会或很少带来环境污染。
水源热泵空调系统具有节能环保、舒适灵活、可靠性高等特点[6,7], 在我国绝大部分地区均有较好的节能特性和经济性优势。尤其适合于有明显空调内外区, 可回收内区余热、全年或特定时段需要同时供冷和供热以及有分户计费要求的建筑。
文中空调系利用废弃的矿坑水作为热泵的水源, 该废弃矿坑水源水温常年保持在15℃左右, 对于水源热泵机组, 夏季具有较低冷凝温度, 冬季具有较高的蒸发温度。该矿坑水源热泵空调系统不仅对矿坑进行废物利用, 而且节约了煤炭和电能等高品位能源, 又减少了城市废热及CO2、NOx、SOx、粉尘等污染物的排放, 是一种综合利用低位能源的很有环保价值的技术措施, 具有良好的经济效益和社会效益。
2 工程概况
该工程为高层住宅小区, 位于河南省平顶山地区, 共14栋楼, 其中14号楼为3层公共建筑 (矿山医院宾馆) , 2~8号楼栋为11层住宅建筑, 1号楼和9~13号楼栋为21层住宅建筑。该住宅区要求冬季供暖, 夏季制冷, 一年四季提供热水。根据建筑高度和楼栋的位置情况, 把空调系统分为高、低和公共区三个区, 其中高区为12层至21层的用户, 面积约为20000m2;低区为11层及以下的用户, 面积约为60000m2;公共区为矿山医院宾馆, 面积约18000m2。该工程采用水源热泵空调系统, 并分利用废弃天然矿坑的水资源作为水源热泵空调系统的水源, 取水侧如图1所示。
3 水源热泵空调系统设计
3.1 设计参数及空调负荷
依据现行的《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 (GB50736-2012) , 室内的设计参数如表1、表2所示[8]。
经计算, 该工程高区夏天冷负荷为1850k W, 冬季热负荷为1320k W;低区夏季冷负荷为5562k W, 冬季热负荷为3960k W;公共区夏季冷负荷为1728k W, 冬季热负荷为1260k W。
3.2 空调冷热源
考虑到该住宅区所处位置具有较好的矿坑水资源, 选用型号为PSRHH-5103的克莱门特水源热泵机组作为系统的冷热源, 低区空调系统选用机组数量为3台, 高区空调系统选机组数量为1台;公共建筑选用机组数量为1台;单台机组技术参数为:夏季制冷量2034.3k W, 空调水进出水温度为12/7℃, 水源进出水温度15/30℃;制热量2184.6k W, 空调水进出水温度为40/45℃, 水源进出水温度15/6℃。
3.3 水源侧设计
水源热泵水源侧的水系统是影响热泵中央空调系统的重要因素, 通常设计时, 要求冬季制热水源侧水温应在14~24℃, 不低于12℃, 夏季制冷水源侧水温应在16~24℃, 不高于24℃。因为水资源非常宝贵, 该工程在设计水源侧水系统时, 利用废弃大矿坑的天然地表水。低区水源热泵机组水源侧采用2台板式换热器, 型号为CP250CL+400PI, 单台换热量3000k W, 水量300m3/h;高区和公共区的水源热泵机组水源侧分别采用1台板式换热器, 型号为CP250CL+267PI, 单台换热量2000k W, 水量200m3/h。
水源的水质不但影响换热效果, 还影响机组等设备的使用寿命。因此该工程采用型号为SYS-500C1.OGS/C-D的过滤型射频水处理器, 对水质进行综合优化处理, 并且防垢、防腐、杀菌、灭藻、超净过滤功能。
3.4 空调水系统
空调水环循环水系统采用一次泵变流量系统。低区空调系统选择3台型号为ISW200/400-75/4的变频卧式离心泵;高区空调系统和公共建筑空调系统分别选择2台 (1用1备) 型号为ISW200/400-75/4的变频卧式离心泵。采用多项全程水处理器对各区空调系统的循环水进行全自动杀菌、灭藻、过滤等处理。循环水供回水主管之间设置电动调节旁通阀, 由自动控制系统根据供回水压差联合调节水泵流量和电动调节旁通阀开度。
3.5 空调末端系统设计
该工程空调末端采用风机盘管+新风系统。风机盘管为卧式暗装, 易与装修配合, 在客厅暗装在局部吊顶内;在卧室与衣柜相结合暗装。考虑房间同时使用率较低, 造成空调房间围护结构传热量增加, 在风机盘管在选择计算时, 按常规负荷计算上浮30%左右。
3.6 机房系统设计
该工程水源热泵空调系统冬、夏季共用一套管路, 靠水路上阀门法切换来实现冷热工况的转换。在机房系统中, 夏季水源侧系统流经主机的冷凝器, 用户侧系统流经主机的蒸发器;冬季水源侧系统流经主机蒸发器, 用户侧系统流经主机冷凝器。空调侧和水源侧系统均采用定压膨胀罐+补水泵补水定压, 补水均为软化水。
水源热泵机组配有控制器和电脑控制板, 具有液晶中文显示和轻触按键操作面板, 可对系统进行参数设定、查询、修改等操作, 可自动根据负荷进行能量调节;手动/自动切换。
4 矿坑水源热泵的节能分析
热泵是按照逆卡诺循环运行。理想工质在高温T (T1) 、低温T0 (T2) 之间逆卡诺循环的温熵图如图2所示。
图2中, 面积ABCD代表净输入功, 面积DAFE代表系统从低温热源吸收的热量, 面积BCEF代表系统向高温热源释放的热量。通常用性能系数COP (Coefficient of Performance) 作为衡量热泵的性能指标, COP的计算公式为:
式中:COP—热泵的性能系数;
Q—热泵向环境输出的能量, k W;
W—热泵输入的有用功, k W。
热泵在制冷工况下的性能系数COP1为:
式中:QC—系统从低温热源吸收的热量, k W。
热泵系统处于制热工况下的COP2的计算公式:
式 (3) 中, 由于, 则热泵系统在制热工况下的COP恒大于1, 即说明输出的热量恒大于输入的热量, 然而传统的制热方式比如:燃煤、天然气和电采暖的COP均小于等于1。COP越高, 表明系统节能效果越好。
从数学角度分析一下冷热源的温度对COP的影响情况。由图2可得, 制热时COP的计算公式为:
将式 (4) 对T0求导得:
从式 (5) 可以看出, 恒大于0, 说明COP随着T0 (冷源温度) 的升高而增大, 随着T0的降低而减小。
将式 (4) 对T求导得:
从式 (6) 可以看出, 恒小于0, 说明COP随着T (热源温度) 的升高而减小, 随着T的降低而增大。
经研究得知, 该矿坑水源热泵系统的水源的温度常年保持在15℃左右, 对热泵机组性能系数COP的提高越有很大帮助。夏季, 热泵机组具有较低的冷凝温度, 制冷能力增大;冬季热泵机组具有较高的蒸发温度, 制热能力提高。由此可见, 不管在冬季还是在夏季, 矿坑源热泵系统的性能系数COP都能得到提高, 能源利用效率好。这就是矿坑水源热泵的节能原理。
5 结语
1) 该工程采用水源热泵系统, 因地制宜, 将天然矿坑贮存的热能利用热泵技术与空调系统相结合, 具有更大程度的节能、环保特点, 拓宽了水源热泵空调系统的应用范围。
2) 考虑到房间使用功能的变化, 以及室外气候条件的变化等, 空调负荷是不断变化的, 因此水源循环水和空调水循环水均采用一次泵变流量系统, 水泵变频控制, 节约运行能耗。
3) 水源热泵机组对水质要求比较高, 矿坑的天然水不直接流经水源热泵机组的换热器, 热泵机组水源侧进机组的水经不锈钢板式换热器换热后流进机组, 其初投资比开式冷却塔较高, 但提高了热交换效率。
4) 与空气源热泵相比, 夏季制冷期间, 矿坑天然水的温度平均值比空气温度低很多, 且水温稳定;冬季供热期间, 矿坑天然水具有温度高、变化幅度小的特点, 因此矿坑水源热泵机组的性能更加高效、稳定。
当下国家高度重视节能环保问题, 国家建设部出台政策予以大力支持水源热泵空调系统。利用废弃的天然矿坑水作为热泵的冷热源满足建筑物夏季制冷和冬季供热的要求, 而且不用设置冷却塔和锅炉房, 同时对环境减少了污染。它是很好的低位可再生清洁能源, 不但能源利用率高, 而且节能幅度很大。在当今能源紧缺、环境污染日趋严重的形势下, 矿坑水源热泵这种空调系统形式具有很好的节能和环保意义。
摘要：介绍平顶山地区某住宅建筑的空调系统工程, 该空调系统充分利用废弃矿坑的水资源作为水源热泵空调机组的水源。对水源热泵空调系统的设计要点:冷热源系统、水源侧水系统、空调水系统、空调末端及机房的设计及布置进行了全面介绍, 并对矿坑水源热泵系统的节能原理进行了分析。因矿坑水源较低的水温, 空调机组的性能更加高效、稳定, 进一步说明了矿坑水源热泵在节能环保方面的优势。对类似建筑物空调系统的设计提供了参考。
关键词：水源热泵,节能,矿坑水,空调系统
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水源热泵空调 篇11
1、地源热泵中央空调系统的概念。资源与环境是人类赖以生存与发展的基础，也是我国社会经济可持续化、健康化发展的重要保障。近年来，就如何更好的开发浅层地热能资源，推广地源热泵技术，以利用可再生能源来解决供热与制冷问题，已引起了国家的高度重视。地源热泵中央空调系统是一种有效利用浅层地热能资源（土壤、地下水、地表水），以此实现室内空气调节的系统。当热泵在制热模式时，能从浅层地能资源中吸收热能；当热泵在制冷模式时，还能将多余热量排放到土壤、地下水或地表水中，因此具有节能、环保、经济等多项优势，在我国各地工程建设中得到了广泛的普及与应用。
2、地源热泵中央空调系统的特点。根据所利用浅层地热能资源的不同，地源热泵中央空调系统又可细分为土壤源（地埋管）热泵空调系统、地下水源热泵空调系统和地表水源热泵空调系统这三类。本文所特指的是土壤源热泵空调系统，它是利用传热介质（主要是水）通过竖直埋管或水平埋管，与土壤进行热交换的系统形式，其主要应用特点为：采用土壤源作为热泵机组的低位热源，机组系统不需要风机，其振动和噪音都较小，对周围环境影响小；运行中不需要除霜，节省了维护检修费用，提高了热泵空调系统运行的可靠性；与地下水源热泵空调系统、地表水源热泵空调系统相比，其适用范围更广，且不用受到地下水或地表水资源条件的限制。
二、地埋管施工前的技术准备工作
1、工程勘测、平整场地。在进行地下埋管施工之前，应首先做好工程勘測工作，需要详细了解和掌握工程勘测资料、设计图样，以及埋管场地内已有地下管线、其它地下构筑物的功能及其准确位置等等，并以此为基础制定系统、完善的施工组织设计或施工方案。在方案设计中，应重点根据现场的地质情况，选择合适的钻孔设备。另外，在地下埋管施工之前，还应做好对钻孔处的施工现场的地面清理、杂物清除和平整场地，从而为PE管的连接、设备与材料的堆放，以及施工人员的操作提供充足的场地空间。同时，还应当对场地中的地下管线、市政设施等作出明确的标记。
2、管道布置方式的选择。根据管道布置方式的不同，地埋管主要可分为水平式地埋管和垂直式地埋管两类（见下图1所示）。其中，水平式地埋管的特点是施工费用少，施工难度较小，但是单位管换热量偏低，且占地面积大；而垂直式地埋管的特点是占地面积少，单位管换热量相对较高，但是施工难度和施工费用都较高。
在管道布置方式的具体选择时，应综合考虑到可利用土地面积、场地土壤类型以及挖掘费用等多种因素而决定。如果存在大量土地面积使用，且场地内没有坚硬岩石时，可考虑选择较为经济的水平式地埋管；而如果土地面积不足，或者场地内垂直钻孔较为容易且费用较低时，则适宜选择垂直式地埋管。近年来，随着城市建筑面积的日益紧缺，垂直式地埋管逐渐成为了管道布置的主要方式。在本文中，也主要分析的是垂直式地埋管的施工技术要点。
3、管道的验收及保护。当地埋管所需管材运送到施工场地后，应当采用试压装置进行检漏试验，检验合格后方能用于施工建设。在管道的存放时，不宜长时间直接暴露在阳光下，而应用彩条带覆盖，以防止管道老化；在管道的搬运时，应做到轻拿轻放，可采用柔韧性较好的吊绳、吊带进行装卸和运输，严禁直接抛摔或沿地拖曳。
三、地埋管施工技术要点分析
地埋管的主要施工工艺流程为：钻孔施工→U型管组装→U型管下管安装→灌浆回填→水平干管与垂直管连接安装→系统调试与检验。
1、钻孔施工。在施工现场根据设计图纸要求逐一钻孔施工，其孔径一般为130～150mm，要求孔径的大小以方便插入U形管为宜，钻孔点的误差不得超过5cm。为保证U型管能顺利、安全的插入孔底，必要时还应当对孔壁进行固化处理。在钻孔施工中，应加强对场地地质情况、地下管线敷设情况的了解与掌握，通过适当的调整钻孔的深度、数量及位置，以满足设计要求，以尽量减少对原地下工程和管线的影响。当第一个孔钻完成以后，还应当做好对钻孔周边土层热物性的测定，以此作为设计方案适当调整的技术依据。
2、U型管现场组装、下管安装。U型管是指由需要下井安装的PE管、连接件（U型弯）所制作成的U型管道。它通常是在现场进行组装与切割，以满足可能出现的设计变更或者钻孔深度调整的需要。在U型管下管安装之前，还应当对其进行第一次水压试验，要求在15min的稳压试验下，管道的压力降不得超过3%，且管道无泄漏现象，然后再将管道的两个端口进行密封处理，以防止杂物的进入。U型管的下管安装通常采用的是人工下管的方式，应在钻孔施工后立即进行，以避免因孔洞搁置时间过长而出现局部堵塞的问题，导致下管安装的困难。在U型管的端部应设置套管防护，以避免在下管过程中U型管受到损伤。如孔洞内存在大量积水情况时，为了避免水的浮力影响，在U型管内也应当充满水以增加管道的自重。在下管过程中，还可在管道上每隔2～4m设置一个固定支卡，通过这种方式使U型管两个支管得以分开，以提高单位管道的换热效果。当U型管下管安装完成后，应进行第二次水压试验，要求在在30min的稳压试验下，管道的压力降不得超过3%，且管道无泄漏现象。确认管道无渗漏问题以后，方能回填施工。
3、灌浆回填。在管道下管安装结束，并完成水压试验以后，应立即采用灌浆材料进行孔洞的封堵回填，灌浆材料多采用由膨胀土和细砂所组成的混合浆料。灌浆的目的，一方面是强化埋地管与孔壁之间的传热性，以满足热泵机组对地源传热的要求；另一方面还能起到对环境保护的作用，不仅能防止地表污染物渗漏到钻孔中，而且还能有效避免不同含水层水质的混合、串通，起到隔离含水层的作用。
4、水平干管与垂直管连接安装。水平干管与垂直管安装过程中，首先在场地地面连接成若干数量的管段，然后再放置到已挖好的沟槽中与U型管进行连接，从而形成一个完整的闭式环路。为避免分集水器受到外界因素影响，要求沟槽的挖设深度应尽量加大，适宜控制在1.5m左右，对已挖好的沟槽的底部应当严密夯实，并铺设一层细砂，沟槽的坡度宜控制在3‰～5‰左右。垂直管与环路水平干管连接完成后，应进行第三次水压试验，要求在在2h的稳压试验下，管道的压力降不得超过3%，且管道无泄漏现象。
总结
本文从地源热泵中央空调系统的工作原理及特点出发，并着重就其地埋管的施工技术准备及施工技术要点进行了分析与探讨。地埋管作为地源热泵中央空调系统中的关键装置，其施工质量将直接关系到系统运行的安全、可靠。为此，我们应通过合理制定施工方案，做好施工技术准备，并加强对相关施工技术要点的掌握，从而有效保证地埋管的施工质量，以确保热泵空调系统运行的安全性与持续性。
水源热泵空调 篇12
“加快建设资源节约型、环境友好型社会”是中国政府从国情出发做出的一项重大决策。建设资源节约型、环境友好型社会, 就是要在经济社会发展中坚持资源开发与节约资源并重, 以提高资源利用的效率为核心, 以提高资源综合利用为重点。北京瑞宝利热能科技有限公司始终将此作为企业的社会使命, 不断地加快技术创新, 完善科研、生产及服务各方面的工作。
我司是国家高新技术产业化重点扶持企业, 专业从事污水源 (城市污水、工业中水等) 热泵、水源热泵、地源热泵系统的施工设计, 并致力于新型系统及相应设备的研发制造, 其主营业务涵盖系统设计与集成, 技术咨询与节能评估, 合同能源管理服务, 供热站投资、建设与运营管理专利产品的研发与制造, 公司的污水源热泵技术, 包含了12项自主研发所得的国家专利, 产品不断更新换代, 真正解决了污水对换热设备的堵塞与污染这个世界性难题, 使大规模应用污水作为热泵系统的冷热源成为现实, 此项技术被国家科技鉴定委员会鉴定为“世界首创、国际领先”。公司现已完成50多个污水源热泵项目, 其中包括8个国家级的示范项目, 累计建筑面积500余万平方米, 所有项目技术成熟, 运行稳定, 节能效果显著。
所谓“污水源热泵空调系统”, 就是以城市污水为提取和储存能量的冷、热源, 借助压缩机系统, 消耗少量电能, 在冬季把存于水中的低位热能“提取”出来, 为用户供热, 夏季则把室内的热量“提取”出来, 释放到水中, 从而降低室温, 达到制冷的效果。其能量流动是利用热泵机组所消耗能量 (电能) 吸取的全部热能 (即电能+吸收的热能) 一起排输至高温热源, 而所消耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态, 从而达到吸收低温热源中热能的作用。“污水源热泵系统”即以污水作为提供和储存能量的冷、热源的水源热泵系统。整个系统用的污水只是提取污水里的温度, 对水质和水量没有任何利用。
污水源热泵空调系统, 在建筑节能的应用中具有明显的优势。首先, 污水是巨大的能源, 据有关研究表明, 我国污水排放量出现不断上涨的趋势, 到2010年中国的污水排放量已达617.3亿吨, 按温度升高或降低5度计算, 若全部开发出所贡献的热和冷, 大约是10多亿焦, 这些能源, 可满足建筑面积为20多亿平方米的建筑物供热和制冷的需求。第二, 污水是理想的热源, 城市污水的温度适宜, 即使在严寒地区的冬季, 污水的温度也能达到10~18摄氏度, 是极其丰富的热源。所以, 对于城市污水作为热泵的能源来讲, 它的优势是非常明显的。以北京为例, 北京的日污水排放量大约是350万立方米, 如果是全部应用于建筑物的供暖和制冷的话, 可满足供暖面积大概是1400万平方米, 上海能达到2160万平方米, 由此, 不难看出, 利用污水进行供热和制冷, 其市场前景是非常巨大的。
污水具有这么多的优点, 但是有效的利用污水却存在着两个重要的技术瓶颈。第一个是堵塞问题, 防堵塞技术就是实现系统无堵塞连续运转, 是污水源作为热泵冷热源的关键技术, 我公司自主研发的原生污水源热泵空调系统成套技术, 成功地解决了恶劣水质对换热设备及管路堵塞与污染这个世界性难题, 从而使大规模应用原生污水作为热泵能源成为现实。第二个是防腐与污染换热技术, 我公司研制的原生污水源热能采集技术, 成功地解决了细小泥沙及污水软垢对换热器设备的堵塞问题。这是利用污水的两个关键性技术。利用污水的方式简单的可归纳为两大类。一类是直接式原生污水源热泵系统, 另一类是间接式原生污水源热泵系统。直接式原生污水源热泵系统具有以下几种优势:1) 节省了换热器的投入, 降低了机房初次投入费用和运营费用, 并节省了设备的占地面积;2) 避免了二次换热损失, 提高了系统的效率;3) 机组冬季、夏季转换省去了管线的安装费用, 并解决了使用端与污水系统污染的问题。间接式原生污水源热泵系统, 说得比较通俗一点就是中间有一个换热器, 污水是经过换热器而不是直接进主机。中间换热设备最早在2006年开始应用, 从2006年到2008年期间的项目, 均采用间接式系统, 污水源热泵发展到现在, 虽然已经大概有10年的时间了, 但是前期都是属于试点, 直到2008年年底以后才开始有了采用直接式原生污水源热泵系统的示范项目。
污水源热泵系统中的关键的设备, 就是污水防阻机。
瑞宝利公司自主研发出了的第七代污水防阻机, 它的优点是采用活塞式专用过滤技术、滤面连续再生技术、体积小、过滤净度高、无浑水, 实现全自动智能化控制。
第七代防阻机成功解决了前几代产品功耗大、有浑水、过滤精度低的问题。
第二项产品就是污水源专用的热泵机组, 它的主要特点就是其换热管材质采用海军铜, 而且管径能达到约37毫米。
污水专用热泵采集器, 也是其中一个很重要的产品。
目前, 北京瑞宝利热能科技有限公司在全国已完成50多个污水源热泵系统项目, 其中8个国家级的示范项目, 累计施工建筑面积500余万平米。所有项目技术成熟、运行稳定且节能效果显著, 为国家减少污染物:烟尘497.6吨;二氧化硫1797吨;氮化物:4147吨;二氧化碳:27.6万吨;灰渣3.4万吨的排放量。
在能源消耗与环境污染程度日益增长的今天, 节能减排已经成为越来越鲜明的主题。利用城市污水作为冷热源为建筑进行制冷供暖的污水源热泵系统堪称众多新能源技术当中的一支极具优势的潜力股, 是节能减排事业中的主力力量之一。