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| 在工程中地源熱交換泵技術(shù)的使用與剖析 |
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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(guó)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(guò)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……
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(guó)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(guò)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. 1 m~ 0. 15 m 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(guò)管道連接熱交換器 2中吸收制冷劑的熱交換量, 通過(guò)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(guò)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(wú)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(méi)有氟利昂的泄漏。
3) 環(huán)保: 沒(méi)有燃燒過(guò)程, 不存在污染物 排放問(wèn)題, 屬綠色環(huán)保技術(shù)。
4) 長(zhǎng)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(méi)有環(huán)境污染隱患并避免 了對(duì)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(duì)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�？偨ㄖ娣e 639 m2, 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(wú)防雨措施的電器具。
4 結(jié)語(yǔ)
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(guò)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(guò)程中的各種問(wèn)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(wú)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(duì)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. 2 kW, 熱交換負(fù)荷 65 kW。
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95 kW, 49.4 kW。
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�？紤]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(duì)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(zhǎng)估算。一般垂直單 U 形管埋管的換熱交換能力為 50 W/ m~80 W/ 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. 5 m 時(shí), 其大地?zé)峤粨Q阻的干擾影響已經(jīng)很小。參考 GB 50366-2005 地源熱交換泵系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范規(guī)定埋管間距為3 m~ 6 m, 按照不小于4 m 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 0 m~100 m, 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 90 m。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 90 m, 間距 4 mX4 m, 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(jìng)爭(zhēng)力將是地源熱交換泵能否實(shí)際使用的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)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(yǔ)
通過(guò)對(duì)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(duì)既需要供暖又需要空調(diào)的場(chǎng)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(jìng)爭(zhēng)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。
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