1、地源熱交換泵的原理
地源熱交換泵分為地下水源熱交換泵、地表水源熱交換泵（2011中國熱泵展）和地埋管地源熱交換泵。地埋管地源熱交換泵系統(tǒng)為閉式系統(tǒng),通過循環(huán)液(水或以水為主要成分的防凍液)在封閉的地下埋管中流動(dòng),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與大地間的傳熱交換。結(jié)構(gòu)上有一個(gè)由地下埋管組成的地埋管換熱交換器。地埋管換熱交換器的設(shè)置形式主要有水平和豎直兩種。豎直埋管的形式是在地層中鉆直徑為0.1m~0.15m的鉆孔,在鉆孔中設(shè)置1組(2根)或2組(4根)U形管并用灌漿材料填實(shí)。
制冷工況下,空調(diào)房間冷負(fù)荷連同壓縮機(jī)的功所轉(zhuǎn)化的熱交換量被排入大地室外埋管換熱交換器1與換熱交換器2(此時(shí)換熱交換器2在熱交換泵機(jī)組中起冷凝器作用)之間,通過管道連接熱交換器2中吸收制冷劑的熱交換量,通過室外埋管換熱交換器1傳入大地;時(shí)換熱交換器2轉(zhuǎn)換成為熱交換泵機(jī)組的蒸發(fā)器,循環(huán)水流經(jīng)室外埋管換熱交換器1時(shí)吸收大地中的熱交換量在換熱交換器2(蒸發(fā)器)中釋放給制冷劑。在室內(nèi)同樣既可以通過水的循環(huán)進(jìn)行熱交換量傳遞,也可以使制冷劑直接流經(jīng)房間換熱交換器與空氣進(jìn)行熱交換交換。
2、地源熱交換泵的特點(diǎn)
1)節(jié)能:地源熱交換泵制冷時(shí)比傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要提高30%~50%;供暖時(shí)要比熱交換力管網(wǎng)集中供熱交換或燃油燃?xì)夤峤粨Q系統(tǒng)降低20%~60%。
2)減排:以清潔能源代替燃煤供暖,系統(tǒng)無燃燒設(shè)備不產(chǎn)生CO,CO2等溫室氣體。房間內(nèi)采用水作為循環(huán)介質(zhì),沒有氟利昂的泄漏。
3)環(huán)保:沒有燃燒過程,不存在污染物排放問題,屬綠色環(huán)保技術(shù)。
4)長效:冬季取出的熱交換量可在夏天得到補(bǔ)償,全年循環(huán)利用,有可再生性;沒有環(huán)境污染隱患并避免了對資源造成破壞,有可持續(xù)性。
地源熱交換泵也有一些不足之處:
1)初投資偏高;
2)對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件及氣候條件依賴性強(qiáng)等。
3、工程使用剖析
以某別墅工程為例。總建筑面積639m2,室內(nèi)溫度夏季線路盡量采用架空,不能架空也要采取保護(hù)措施。注意不要讓電線浸泡在水中或被物體碾壓,電線老化、表皮破損、用電器具和零件缺損等要及時(shí)更換和維護(hù)、維修,嚴(yán)禁使用拖線圓盤、多用插座等無防雨措施的電器具。
4、結(jié)語
為了安全生產(chǎn)、文明生產(chǎn),確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全有切實(shí)的保障,在工程施工過程中只有不斷發(fā)現(xiàn)和有的放矢地解決建筑施工用電安全過程中的各種問題,以認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度將用電安全事故杜絕在萌芽狀態(tài),從安全的點(diǎn)點(diǎn)滴滴抓起,明白安全無小事,才會(huì)有建筑施工行業(yè)生存與發(fā)展的希望和經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益雙贏
的可能。24℃~26℃,冬季26℃~28℃;相對濕度:45.5%~60.5%。
由此該別墅空調(diào)系統(tǒng)擬采用節(jié)能環(huán)保的地源熱交換泵空調(diào)系統(tǒng)。
4.1負(fù)荷計(jì)算
結(jié)合上海氣象參數(shù),系統(tǒng)在制冷工況時(shí),冷凍機(jī)溫度為7℃~12℃,冷凝器溫度為40℃~45℃,計(jì)算得冷負(fù)荷79.2kW,熱交換負(fù)荷65kW。
由于冬季的吸熱交換量小于夏季的排熱交換量,因此地下?lián)Q熱交換器的選取以夏季為基準(zhǔn)選取。由此得到地下?lián)Q熱交換器冷熱交換負(fù)荷分別為95kW,49.4kW。
4.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1)確定地下?lián)Q熱交換器埋管形式及管路連接方式。考慮該別墅建筑戶外小花園的面積情況,采用豎直單U形管的地下?lián)Q熱交換器。對豎直埋管系統(tǒng),并聯(lián)方式的初投資及運(yùn)行費(fèi)用均較經(jīng)濟(jì)。由于地下埋管多環(huán)路難于設(shè)置調(diào)節(jié)閥或平衡閥,難于做到系統(tǒng)各環(huán)路的水力平衡,因此采用同程式。
2)管長估算。一般垂直單U形管埋管的換熱交換能力為50W/m~80W/m(井深),設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱交換能力的下限值。
3)確定埋管間距。垂直地埋管換熱交換器計(jì)算的基礎(chǔ)是單個(gè)鉆孔的傳熱交換剖析3.14s，當(dāng)埋管間距大于3.5m時(shí),其大地?zé)峤粨Q阻的干擾影響已經(jīng)很小。參考GB50366-2005地源熱交換泵系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范規(guī)定埋管間距為3m~6m,按照不小于4m間距設(shè)計(jì)能保證土壤耦合器正常使用。
4)確定豎井?dāng)?shù)目及間距。由于上海地區(qū)的地質(zhì)情況為0m~100m,多以黏土、砂為主。結(jié)合該地土壤情況及工程的實(shí)際使用情況和PE管的承壓能力,確保土壤換熱交換器使用的安全性,選取鉆孔深度為90m。計(jì)算可得鉆孔數(shù)量夏季為21個(gè),冬季為18個(gè),所以取21。綜上所述并考慮各種因素,該工程擬定的埋管方式為:單U形埋管,深度90m,間距4mX4m,設(shè)計(jì)鉆孔數(shù)量21個(gè)。
4.3經(jīng)濟(jì)性剖析
地源熱交換泵是一種高效的節(jié)能環(huán)保技術(shù),但地源熱交換泵是否具有經(jīng)濟(jì)競爭力將是地源熱交換泵能否實(shí)際使用的一個(gè)關(guān)鍵問題。由于涉及的因素多,不同地區(qū),不同能源結(jié)構(gòu)及價(jià)格等都將直接影響地源熱交換泵的經(jīng)濟(jì)性。由電、天然氣、柴油三種常用能源基本情況可以看出,利用地源熱交換泵,降低了成本,大大提高了一次能源的利用率,因此具有高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。
5、結(jié)語
通過對地源熱交換泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的比較剖析,對既需要供暖又需要空調(diào)的場所,地源熱交換泵在目前能源價(jià)格下有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)競爭性。其性能系數(shù)比普通空調(diào)有較大的提高,且設(shè)備集中、性能良好,具有較好的可行性。