地源热泵制热效果好吗 [浅论地源热泵技术在暖通空调节能中的运用]

时间：2019-04-10 03:22:32　来源：雅意学习网本文已影响人

　　【摘要】本文主要针对地源热泵的优缺点进行分析，谈谈对地源热泵技术在暖通空调节能中的运用的认识，并用实例进行进一步的研究分析。　　【关键词】地源热泵技术，暖通空调节能
　　【 abstract 】 this article mainly aims at the advantages and disadvantages of ground source heat pump analysis, talk about of ground source heat pump technology in the use of energy saving hvac of understanding, and the example for further study analysis.
　　【 key words 】 ground source heat pump technology, hvac energy saving
　　
　　
　　中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：
　　前言
　　地源热泵就是将传统空调系统中的蒸发器或者冷凝器埋入地下，其与大地热交换的过程中，或者中间介质在封闭的环路中经过大地进行循环流动，以实现与大地的热交换的方式达到空气调节的目的，即地源热泵系统的热源是大地。这种空调系统具有良好的运行效果，而且可以大幅降低能量的消耗，是目前值得推广的节能空调系统技术。
　　一、地源热泵技术（GSHP）的原理
　　地源热泵是以地热作为热泵装置的热源或热汇来对建筑进行采暖或制冷的技术。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），即可实现低温热源向高温热源的热量转移。在冬季和夏季，分别将地热能作为高温热源和低温热源，在冬季将地热“取”出来用于采暖或热水供应，在夏季将室内的热量提取后释放到地层中去。收热量的来源）和热汇（热分配形式）的不同，可将其进行分类，同样的装置冬天可用于采暖，夏季可用于制冷。
　　二、地源热泵系统在暖通空调节能中的运用
　　1、地源热泵系统设计与施工
　　（1）地下水热泵
　　地下水热泵是地源热泵的一个分支，也是迄今为止使用得最广泛的一种地源热泵技术。这种热泵是以地下深井水作为热源或热汇来对建筑进行供热或制冷的。由于地下深井水位于较深的地层中，因隔热和蓄热作用，其水温随季节气温的变化较小，特别是深井水的水温常年不变，对热泵运行非常有利，具有以下优点：
　　1）整个水井系统占地面积小，布局紧凑，但却可以抽取及回灌大量的地下水。
　　2）对大地耦合热泵言，其地式热交换器单位容量的造价基本上是个定数，而对大型地下水热泵系统，其整个井水系统单位容量的价钱却便宜得多，只需要一对较高流量的井即可满足整幢建筑物的需求。
　　3）与传统的空气－水中央HVAC系统相比，设计良好的地下水热泵循环几乎无需维护费，且当地下水回灌到蓄水层后，实际地层中的含水量并不改变，不会造成地面沉降。
　　（2）分水器和集水箱选择以及水泵选择
　　分水器的选择同普通中央空调设计相同，这里不再赘述。针对大别墅，因为冷暖负荷通常较大，地下埋管会比较多，因此可考虑将地源侧的回水首先流入一个由钢板制作的外部包有保温材料的集水箱内(见图1)，不仅起到了集水和集中补水的作用，还起到了膨胀水箱以及蓄能的效果，并且它对避免压缩机的频繁启停也有一定的帮助，布置上也较为方便。然后由水泵将其从水箱中吸至主机内，在主机内和制冷剂进行热交换后再流至分水器，将水均匀分配至每个地下埋管回路中，再与大地进行热交换，然后又流入到水箱内。
　　
　　图1 集水箱示意图
　　（3）地表水热泵
　　它是利用地表的小溪、池塘、河流、湖泊等水作为热源和热汇对建筑进行空调的热泵技术。同常年温度几乎保持不变的地下水相比，地表水温变化剧烈，因此在外界温度很低的严冬季节，为了保证供暖所需的热量，除热泵外，往往还有安装第二套热发生装置，即双联热泵采暖系统。地表水热泵在实现用水作热源时，可采用下列方法：1）将蒸发器直接安装于地表水中；2）经盐水循环间接引用水的热能；3）用泵站抽取地表水并输送至热泵的蒸发器；4）用井积聚经河岸过滤的水并将其输送至热泵蒸发器。
　　（4）地下埋管施工
　　1)对于没有平整的开敞的土地用于地源热泵埋管，需要在地梁下进行开挖的情况，需要特殊对待。考虑到不损害建筑的结构，必须要在地基施工和地梁浇灌完成后，进行地源热泵的开挖工作。
　　2)施工前应进行放线，尤其考虑钻孔机支撑尽量避开地梁，放置水平管时也应当注意保持地梁的完整。施工完成后，需进行表面清理与复原。
　　3)在施工前要规划好灌浆池，钻孔过程中产生的泥浆可顺管沟流入泥浆池中沉积，一方面可将钻孔过程中的废水统一处理，另一方面沉积的泥浆可收集回填。前期的实验表明，钻孔过程中的泥浆是最简便、效果也较好的回填物。
　　4)在设有埋管的支管沟的施工过程中，应在钻完孔后再开挖支管沟连接水平管，若先开挖支管沟，钻孔有很大难度，这是因为钻机本身较重会压塌埋管管沟，而且支撑钻机和钻杆的支架支撑点选择较难，因此建议不要使用。
　　2、冷暖地板空调系统设计与施工
　　（1）系统原理
　　夏季运行时，如果进入冷暖地板空调系统的水温过低会导致辐射地板表面结露。为了避免产生水气凝结，一般是升高进入地板系统的水温，这样又会使地板
　　的制冷能力受到限制，不足以提供冷量。为解决这对矛盾，对大别墅室内夏季空调形式由单一的地板辐射供冷改为风机盘管加地板辐射联合供冷。此时风机盘管不仅能辅助供冷，还起到除湿作用，提高室内舒适
　　（2）冷暖地板空调系统设计与施工
　　由于冷暖地板空调系统的设计安装在国内已日趋成熟，且对于不同的工况采用的形式也是不一样的，这里仅对大别墅地板辐射空调系统施工进行阐述。
　　水管的铺设形式采用双回型，水管通过带有倒刺的塑料管箍直接固定在苯板上，由于随着铺管管径的增大，管间距的减小以及构造层厚度的减小，单位面积换热量增大，再综合施工等因素，选取管径为①16×14 mm的交联聚乙烯(PEX)管。管间距平均值为200mm，为获取较均匀的地表温度，沿围护结构的间距可适当取小，中心地带可相应取大值为250mm。采用厚度为12mm的苯板保温，苯板表面有一层极薄的金属反射层——铝箔，可以有效减少向下的辐射散热。苯板之间通过透明胶布粘合。
　　在水管铺设完后进行混凝土浇筑前要进行试压：先用空气压缩机进行0．8MPa的气压实验；然后用自来水进行0．75MPa的水压实验，确保管道的严密性。水管上面要进行水泥砂浆回填，施工用的水泥标号为C10(具有很好的传热性和强度)，水泥与砂子的质量比为1：5，回填层的厚度要高过管子15mE左右，实测回填层的平均厚度为30mm。为了防止由于温度变化而引起混凝土层的变形，在水泥砂浆与墙连接处及房间长宽大于7m时增设伸缩缝(材料为弹性泡沫带)。
　　（3）系统施工注意事项
　　虽然地板辐射系统施工技术已经比较成熟，但在实际工程中仍应注意一些问题：
　　1)地板采暖应尽量避免在寒冷季节施工，否则会在试水压、浇混凝土填充层等工序带来困难，影响工程质量。
　　2)为了防止由于热胀冷缩造成填充层和地面鼓起或开裂，应每隔一定距离设膨胀缝，膨胀缝内填充柔性材料。
　　3)填充层浇捣完毕后，应留出足够的养护时间，一般不少于48h。在填充层施工中，应使水管充水带压，避免踩踏，防止重物碾压砸碰。在面层施工中，严禁使用射钉枪、电钻等工具进行钻、凿、射钉等操作，以防伤及水管和防潮、绝热层。

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