您现在的位置:首页解决方案地源热泵系统解决方案 > 地源热泵中央空调系统解决方案

地源热泵中央空调系统解决方案

浏览次数: 日期:2014-03-29

地源热泵中央空调系统包括水循环系统、土壤换热装置(打井或埋设地耦管)、室内换热装置(风机盘管或原暖气片利用)及整个空调系统的控制装置,可根据用户需要,因地制宜,量身定做,选择优化方案进行设计施工;地源热泵中央空调系统由于比一般普通中央空调多地埋管工程施工,所以一次性投资仅略高于普通中央空调,系统投资价格一般为600-700元/㎡,但地源热泵空调系统运行费用仅为普通中央空调的一半左右,2年即可收回前期多投资成本。由于地源热泵中央空调系统的室外换热系统全部埋的地表以下,因此,机组几乎没有任何维修成本,系统维护成本低。
       地源热泵中央空调系统一般由土壤热泵空调机组、室内末端设备和地下埋管换热器系统三部分组成。
       地源热泵空调机组是一种水冷式的供冷/供热机组。机组由封闭式压缩机、同轴套管式水/制冷剂热交换器、热力膨胀阀(或毛细膨胀管)、四通换向阀、空气侧盘管、风机、空气过滤器、安全控制等所组成。机组本身带有一套可逆的制冷/制热装置,是一种可直接用于供冷/供热的热泵空调机组。
在冬季,地源热泵系统通过埋在地下的封闭管道(称为环路)从大地收集自然界的热量,而后由环路中的循环水把热量带到室内。再由装在室内的地源热泵系统驱动的压缩机和热交换器把大地的能量集中,并以较高的温度释放到室内。在夏季,此运行程序则相反,地源热泵系统将从室内抽出的多余热量排入环路而为大地所吸收,使房屋得到供冷。尤如电冰箱那样,从冰箱内部抽出热量并将它排出箱外使箱内保持低温。
       地源热泵机组采用标准构件,需要时各部件的修配和更换很方便。因为设计简单,并不需要高技术的操作工程人员的服务。唯一需要经常保养的是空气过滤网和凝结水盘的清洁。系统设计简单,灵活、安装快速。机组己在工厂组装好并自带温度控制装置,现场工作只是少量低压风管、电气连接装置和不需要保温的水管的连接。管道可采用钢管、铜管或塑料管。维修方便快捷,机组结构坚固,寿命长久。热泵机组的功率系数(COP)可达到4以上,即1千瓦电输入,有4千瓦多冷量输出的高效率。
地下换热器的设计 
竖直埋管的构造
      竖直式地热换热器的构造有多种,主要有竖直U型埋管与竖直套管。竖直U型管埋管的换热器采用在钻孔中插入U型管的办法,一个钻孔可以设置一组或二组U型管。然后用封井材料把钻孔填实,以尽量减小钻孔中的热阻,并防止地面污水流入地下含水层,钻孔深度一般为60~100米。钻孔之间的配置应考虑可利用的土地面积,两个钻孔之间的距离可在4~6米之间,管间距过小会影响换热器效能。考虑到我国人多地少的实际情况,大多数时候,竖直埋管方式是唯一选择。
      采用竖直埋管的换热器前,每个钻孔中可设置一组或两组U形管。尽管单U 形埋管的钻孔内热阻比双U形埋管大30%以上,但实测与计算结果均表明:双U形埋管比单U形埋管仅可提高15%~20%的换热能力,这是因为钻孔内热阻仅是埋管传热总热阻的一部分。钻孔外的岩土层热阻,对双U形埋管和单U形埋管来说,几乎是一致的。双U形埋管管材用量大,安装较复杂,运行中水泵的功耗也相应增加。因此一般地质条件下,多采用单U埋管。但对于较坚硬的岩石层,选用双U形埋管比较合适,此时每米钻孔费用比每米U形管(包括管件)费用高很多,钻孔外岩石层的导热能力较强,埋设双U形管,有效的减少了钻孔的内热阻,使单位长度U形管的换热能力明显提高,从经济技术上分析都是合理可行的。另外采用双U形埋管,也是解决地下埋管空间不足的方法之一。

竖直埋管的连接方式
      地热换热器各钻孔之间既可采用串联方式,也可采用并联方式,在串联系统中只有一个流体通道,而在并联系统中流体在管路中可有两个或更多的流道。

并联管路竖直式热交换器与串联管路竖直式的相比,U形管管径可以更小,从而可以降低管路费用、防冻液费用;由于较小的管径更容易制作安装,因此,可以减少人工费用。U形管管径的减小使钻孔孔径也相应减小,从而降低钻孔费用。

并联管路热交换器中,同一环路集管连接的所有钻孔的换热量基本相同;而串联管路热交换器中,每个钻孔的换热量是不同的,因为串联的各个钻孔传热温差是不一样的。采用串联还是并联取决于系统大小,埋管深浅及安装成本高低等因素。串联系统较并联系统采用的管道管径大,而大直径管道成本也高。

串联系统主要的优点是具有单一流体通道和同一型号的管道,由于串联系统管路管径大,因此对于单位长度埋管来说串联系统的热交换能力比并联系统高。串联系统有许多缺点,首先该系统采用大管径管道,管内体积大,需要较多防冻液,管道成本及其安装费用高于并联系统;管道不能太长,否则阻力损失太大以及可靠性降低。

竖直埋管的换热计算
1.工程设计用的半经验公式方法
      由于地埋管换热器中的传热过程是三维非稳定的传热,影响因素非常复杂,很难用简单的公式加以描述和概括,因此在实际工程中还广泛采用以半经验公式为主的设计计算方法,主要用来根据最大冷、热负荷估算地埋管换热器所需埋管长度。此外,即使是这种最简单的以半经验公式为主的设计计算方法,因为其中反复用到指数积分函数,对于工程实际遇到的多孔的地埋管换热器,实际的计算工作量也太大,以至于也必须借助于适当的计算机软件进行。

2.地热换热器及其概算
     概算指标:是指单位负荷(或空调面积)所需的地埋管量,或者单位地埋管量的热交换能力。
3.地热换热器方案设计概算指标

      地下深层未受干扰时的温度与地理位置和距地面的深度有关。一般地下15米左右的温度大致等于当地常年平均气温,深度每增加30m,地温约提高1℃。
      对竖直单U形埋管,单位孔深的换热量可按30~60w/m估算。双U形埋管在此基础上增大15%左右。
      地埋管总量一定时,埋管所需地表面积主要取决于埋管深度和埋管间距。钻孔深度一般取60~100m。两个钻孔之间的距离一般在4~6m之间。管间距离过小会影响换热器的效能。据此,U形埋管所需地表面积约为建筑空调面积的1/3~1/5。

12

所属类别: 地源热泵系统解决方案

该资讯的关键词为: