[分享]地源热泵系统设计与安装

发表于2015-08-03     730人浏览     0人跟帖     总热度:42  

地源热泵系统设计
地源热泵系统设计以高效、节能、稳定、耐用和充分合理的利用自然能源为主导思想,结合建筑的使用功能、特点和现有的设施及资源,达到最佳的投资性能比。本设计为利用地源热泵系统解决冬季地板采暖供暖、夏季中央空调制冷、的整体方案。
冬季根据室外温度可以选择开启1台、2台台地源热泵,满足供暖需要,根据需要选择开启的设备数量,节制性开启设计能够节约大量的运行费用。
夏季同样可以根据室外的温度情况选择开启的设备数量,达到节电效果。
系统原理
热泵系统能够把能量从温度低(低品位能量)传递到温度高(高品位能量)的设备系统。它是以花费一小部分高质能为代价,从自然环境中获取能量,并连同所花费的高质能一起向用户供热,从而有效地利用了低水平的热能。

地源热泵系统设计描述:
1)热泵系统
由地源热泵机组、源水循环水泵、负载循环水泵、直供(冷)循环水泵、制热水泵、热水循环水泵、水处理设备及电器控制组成。热泵主机是整个系统的“心脏”,负责制冷、制热和置换生活热水。
地源热泵系统设计与安装_1热泵的工作原理与常规空调的制冷机组或风冷热泵机组大致相同,这里不再过多地描述,只对本方案系统进行介绍。本设计选用的热泵机组,冷暖负载(制冷、制热)模式机组内部转换,不需要操作(管道)系统阀门,一键式的单指操作,制冷制热的温度设置可调,具有多种检测(探测)和多项保护功能,不必专人管理、操作完全自动运行。
地源热泵空调负荷,很可能会有较为明显的时间段,节假日或有重大赛事,会出现最高的冷暖、热水空调负荷,而在平时空调负荷不是很大,或者是完全停用。供暖季节(冬季)热泵如果停止工作,会导致系统设备、室内其他管道冻损,通常的做法是设低热泵机组和室内风机盘管控制的温度实现节能的目的。
地源热泵设计了地耦循环系统,利用自然能源保持系统和建筑物一定的温度。
2)全热回收(热水)系统
地源热泵系统设计与安装_2
[转载]地源热泵系统设计与安装
利用热泵的余热回收系统,置换(加热)到45-60℃(可调)的生活热水,储水罐与热泵机组为承压密闭方式循环制热,循环水泵与机组联动并配有单独的控制和操作显示面板,自动运行,热水利用自来水的压力送出,在供水管路上设计安装一台循环水泵,并设有温度自动控制装置,使管道内的热水温度自动“恒温”消除冷水头,在提供热水的同时还承担节水的责任,制热储水罐根据热水用量定制,采用不锈钢材料加工制作,管道采用PP-R管材,系统安装完毕罐体及管道作保温处理。
3)地耦循环供冷换热系统

地源热泵系统设计与安装_3 利用地耦系统的自然(土壤)温度为建筑物降温(保温),遇到空调峰值制冷负荷时直供系统与热泵机组接力供冷在冬季泵系统可作为防冻功能使用,较大的利用了自然能源,他是地源热泵系统的功能扩展,通过设在系统中的调节/分配装置,可实现自动运行(用户任选)。
4)地耦(埋管)换热系统

地源热泵系统设计与安装_4地藕换热系统最关键的是换热效率, 效率又受多种因素的影响,涉及到的 主要因素有:地质结构土壤成分;地区(地域)自然环境、施工场地等。 地耦系统的换热效率直接影响热泵的工 况,也可以说地耦换热的效率等于热泵 的效率,而热泵的效率直接影响运行成本,当然也直接影响初投资。
地源热泵主机的选择
机组选择的正确与否,会影响空调效果、运行成本和使用寿命!根据建筑物冷/热负荷、热水所需的功率、热泵的工作特性,选择地源热泵机组,根据冷热负荷微电脑控制压缩机投入工作的数量非常节能,由于是单台启动,所以启动电流很小,一个压缩机一个独立的系统,相互联系、又相互备份又互不影响,单台压机出故障不影响空调使用。
人性化控,单指操作。冷暖转换只需轻轻一按,机组自动进入设置的工作模式,而无需操作任何水系统(管道)的阀门。机组设有多项保护和自检功能,并显示故障点。
土壤源换热器设计
据系统排热量与吸热量的计算结果,并考虑机组运行工况的要求和当地的大地温度,确定换热器夏季的进口最高温度30℃,冬季换热器出口最低温度4℃,在此条件下确定土壤换热器的基本内容。
根据系统的热平衡与土壤源换热器的热力计算结果,结合当地的地质条件,确定换热器的总井深为多少延米,垂直埋管多少延米,需要多少口换热井。水平埋管根据换热器的平面布置来确定。
地源热泵室外地埋管系统安装
地源热泵室外地埋管一般选用垂直埋管方式,也叫直埋式。直埋式地源热泵施工时所需场地小,节省建筑空间,是一种经济、对环境无害的绿色能源利用方式。它运行时无噪声,可靠、持久,供热/ 制冷效果好,舒适感好,是一种值得推广的能源利用新技术。
1)钻孔
直埋式地源热泵需要用钻机进行施工,要求钻机的钻进深度达到150~200 m ,钻头的直径根据需要在100~150 mm之间。由于钻孔深度较浅,一般采用常规的正循环钻进方法。在我国,可以选用普通的工程勘察钻机、岩心钻机,如DKⅢ- 300 型钻机、DPP100 型车装钻机等。
钻孔施工完成后孔壁必须保持完整。如果施工区地层土质比较好,可以采用裸孔钻进;如果是砂层,孔壁容易坍塌,则必须下套管。裸孔钻进时,要求泥浆的密度在1125 g/cm3 左右,以保证形成比较稳定的孔壁并逐渐降低泥浆浓度(加清水) ;成孔时,要求最后上返泥浆的密度1108 g/ cm3 左右,且泥浆中基本不含砂粒。
2)U 型管的制备
按照事先设计好的接管方式,把PVC 型管制备好,要求尽可能让U 型弯接头的熔接作业在室内进行,以保证接头熔接的可靠性。在场地内展开U 型管,以使其最好地下入孔内。r /> 注入防冻液。防冻液可以增加U 型管的整体重力,使下管更加容易,并作为传热介质。确保防冻液无泄漏后,在PVC 管的U 型接头处捆绑配重。配重一般选用ª8~15 mm的钢筋,长度为215 m 左右,根据下入PVC 管的根数决定配筋的数量,一般下入3 根PVC 管配1 根筋,下入5 根PVC 管配2 根筋。
3)下U 型管
U 型管的下放是工程的关键,因为下入U 型管的深度决定着采取热量总量的多少,所以必须保证下入U 型管的深度。按照热交换原理,计算下入U 型管的深度,是以下管的长度计算,而不是按垂直距离计算。下U 型管的方法十分简单。一般采用人力下管,一方面人的感觉可以判断U 型管的完好与否;另一方面,人力也足以使其完全地下入孔内。在施工过程中,由于孔内情况复杂,下入U 型管时可能会遇到很大的阻力(主要来自孔壁对U 型管的摩擦阻力) ,可以采用如下方法进行下管:在PVC管上套上粗麻绳,辅以扶正机构,通过加力杠杆作用于粗麻绳上,以便下管。实践证明,这种方法很有效,一般可以增加下管深度10~20 m。
4)灌注
注浆是为了填充U 型管与钻孔孔壁间的间隙,使其具有更好的传热性能。填充材料的选择决定了传热率的大小,选择一种热阻抗比较小的材料,是提高整个系统效率的有效途径。美国、加拿大、日本等国的观点认为,最好是把钻孔所取出的岩土体进行回填,但是这在工程上实现起来比较困难,所以一般选用特殊物质制成的专门的灌注材料。灌注时,要求泥浆泵的泵压足以使孔底的泥浆上返至地表,当上返泥浆密度与灌注材料的密度相等时,认为注浆过程结束。注浆时,必须保证注浆的连续性,否则会降低传热效果,影响工程质量。注浆是由与U 型管一并下入孔内的注浆管完成的。

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