《地源空调知识讲座》PPT课件.ppt

地源空调工程知识讲座,中欧节能工程公司,什么是地源热泵系统呢？,地源热泵是一种利用地球浅层资源（包括土壤、地下水、地表水或城市中水）的既可供暖又可制冷的高效节能的空调系统。 它利用铺设在土壤、地表水等中的换热管道，实现空调房间和土壤、地表水等的换热，以达到建筑空调的效果。 地源热泵供热空调系统是目前世界上最先进的绿色空调系统。,地源技术,地源热泵系统通过循环液在封闭的地下埋管中流动，实现系统与大地之间的换热，利用大地岩土层中的可再生热能。由于较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，与室外气温相比是冬暖夏凉，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。在热泵机组中消耗1kW的电能可以得到4kW以上的热量，即能效比大于4。 此外，它保持了地下水源热泵利用大地作为冷热源的优点，同时又不需要抽取地下水作为传热的介质。因此它是一种可持续发展的建筑节能新技术。,地源热泵供暖空调技术就是通过热泵机组与大地进行冷热交换，在冬季热泵机组将大地的低位热能提取出来对建筑物进行供暖，同时向大地蓄存冷量，以备夏季提取出向建筑物供冷用，在夏季热泵机组将建筑物内的热量转移到大地中，给建筑物室内降温，同时向大地蓄存了热量，以备冬季提取出向建筑物供暖用。,地源空调发展概况,地源热泵的概念最早出现在1912年瑞士的一份专利文现中。20世纪50年代，欧洲和美国开始了研究地源热泵的第一次高潮。但在当时能源价格低，这种系统并不经济，因而未得到推广。直到上世纪70年代，石油危机和日益恶化的环境把人们的注意力集中到节能、高效益用能和环境保护上时，使地源热泵的研究进入了又一次高潮，最近20年在欧美等工业发达国家取得了迅速的发展，已成为一项成熟的应用技术。,国外情况,在美国地源热泵空调系统占整个空调系统的40%，是美国政府极力推广的节能、环保技术。为了表示支持这种技术，美国总统布什在他的得克萨斯州的别墅中也安装了这种地源热泵空调系统。到目前为止美国已安装了600,000台，而且计划每年安装40万台的目标，能降低温室气体排放一百万吨，相当于减少50万辆汽车的污染排放或种植树一百万英亩，年节约能源费用4.2亿美元。瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用地源热泵，用于供暖及提供生活热水。据1999年的统计，为家用的供热装置中，地源热泵所占比例：瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%。,国内情况,随着国际能源供应矛盾加剧，节能减排日益显得重要。得到国家的政策扶持。 北京奥运期间，一批地源空调项目的兴建，在全国起到示范作用。全国各地如雨后春笋般地发展。 南京的朗诗、锋尚及珍珠泉等采用了大型地源空调项目。 地源空调施工单位正在蓬勃发展，科研、设计能力也迅速发展。,地源技术的优势,高效节能 地源热泵比传统空调系统运行效率要高约3050；全年的运行费用要比热网集中供热或燃油燃气供热系统降低2060。 绿色环保 地源热泵系统省去锅炉和锅炉房，全年仅采用电力这种清洁能源，彻底解决了锅炉造成的大气污染的问题。由于提高了能源的利用效率，大大减少了由于建筑供热空调产生的CO2的排放量。同时避免了地下水源热泵系统可能造成的对地下水的浪费和污染。它是一种清洁的可再生能源，具有极大的环境效益。,地源热泵空调系统的寿命是多少年?,地埋管换热部分寿命50年，热泵机组寿命25年。整个系统没有室外机组，没有风吹、日晒、雨淋、不用频繁的清洗，寿命远远长于空气源热泵的室外机组或者是水冷机组的冷却系统。,这项技术的成本很高吗？,初装费用确实比传统系统要高一些，主要是铺设地埋管换热器，费用贵在设计和安装上，而您每年省下的能源费用支出，会很快抵消高出传统系统的安装费用，随着时间的推移，从能源消费的节省上，您可以很快收回投资。同时，系统近于免维护和维修，不仅节省开支，还使您的房产增值。,地源热泵中央空调系统的 安装难度大吗？,大多数系统均可方便的实现最优化设计和安装，在改造项目里面，更能体现真正的节能和环保效果。地源热泵中央空调系统的末端部分和传统中央空调系统没什么大的区别，我们同样可以选择风机盘管加新风或者是全空气系统，也可以采用小型水环布置方式和地源热泵系统相结合。,铺设地下管道是否会破坏院内的草坪或花园景致？,研究和实践证明管道不会对自然环境有任何损害。平面铺设管道所挖的地沟会暂时在草坪上留下一条裸露的地面，很容易用草籽或草皮修补。 在国内主要采用竖直埋管的形式，单个钻孔直径约10厘米，占地面积更小，且埋在地下，对草坪没有任何影响。设置地埋管换热器的区域除了可用来绿化以外，也可用作停车场或运动场地等。,地源热泵系统三种形式,土壤热交换器地源热泵 地下水地源热泵 地表水地源热泵,土壤热交换器地源热泵系统,包括一个土壤耦合地热交换器，它或是水平地安装在地沟中，或是以U 形管状垂直安装在竖井内。不同的管沟或竖井中的热交换器成并联连接，再通过不同的集管进入建筑中与建筑物内的水环路相连接，热泵机组与该水环路中的水进行热量交换，从而实现热泵机组与土壤的冷热交换。,水平埋管,垂直埋管,地下水地源热泵系统,地表水地源热泵系统,由潜在水面以下的、多重并联的塑料管组成的地下水热交换器取代了土壤热交换器，它们被连接到建筑物中，以实现与热泵机组的冷热交换。,该项技术应包括以下主要技术内容：地质勘探、地源热泵系统的设计及施工等。 在选择地热换热系统和进行地源热泵系统设计之前，要对建筑工程项目场地规划面积和形状、工程场地内已有建筑物和规划建筑物的占地面积及其分布等项内容进行调查。 当选择地表水水源热泵系统时，需对地表水源的水文状况进行勘察。 选择地下水地源热泵系统时，对工程场区的水文地质条件进行勘察。在具备水文地质资料的地区，可向当地国土资源部门、水利部门或水文地质专业队伍调查咨询。 采用地埋管地源热泵系统时，必须首先对工程场区内岩土体地质条件进行调查。,地埋管系统的设计与施工,地埋管系统设计包括：计算土壤热交换器换热量、确定土壤热交换器的布置形式、选择塑料管和防冻液、合理设计环路集管等。 地埋管系统施工主要包括：钻孔、挖沟、土壤热交换器安装、土壤热交换器回填等。,地源热泵系统地埋管材,耐温性：低温脆化温度很低，可在-4040范围内使用，冬季安装施工不会发生管道脆裂。 耐腐蚀性：聚乙烯为惰性材料，可耐多种化学介质侵蚀，不需防腐保护。不会发生腐烂、生锈和腐蚀现象。,换热盘管安装应按以下步骤进行：,1) 换热盘管与环路集管连接前应进行气压测试，测试合格后方可使用； 2) 按设计图纸将盘管按设计数量同程连接到环路集管，形成一个盘管组； 3) 对连接好的盘管组做压力试验； 4) 环路集管与相应的干管熔接，形成闭合回路； 5) 对整体组件进行压力试验； 6) 接入热泵机组。,地源热泵系统 垂直地埋管 钻探方法,中国是世界上最早开始进行岩土钻掘工作的国家。,最迟在公元前1世纪我们的祖先已开始有组织地钻这种井来采盐水，同时提取地层深处的天然气用于燃烧和照明。先民们用传统的方法于清道光6年（1835年）钻成了第一口超1000m的井，被联合国教科文组织定为19世纪中叶前的钻井世界纪录。自18351997年沿用传统的方法（裸眼采气、竹管输气）累计产气1.4亿方。 英国李约瑟博士在中国古代科学技术文明史一书中认为，中国钻探科学技术对世界石油天然气勘探开发技术产生了巨大的启蒙、奠基和推动作用，在国际上领先数百年至一千多年。被誉为是继指南针、火药、造纸、印刷术之后中国古代的第五大发明。,国家科技部“九五”曾提出8字方针： “上天、 入地、 下海、 登极”， 都与钻探工程的内涵有关。,岩土钻探工程,在国民经济建设中发挥着越来越大的作用 ， 广泛应用于： (1) 矿产资源勘探和部分矿产的开采； (2) 水文地质勘探和水井钻； (3) 工程地质勘查和生态环境研究； (4) 地质灾害的防治与环境治理； (5) 工民建和道路桥梁的基础工程； (6) 国防工程及海岸工程； (7) 科学钻探（入地、下海、上天）。,1、岩石的组成与分类,岩石是矿物颗粒的集合体。按成因分：岩浆岩、沉积岩和变质岩。 岩浆岩：内力地质作用的产物，系地壳深处的岩浆沿的壳裂隙上升冷凝而成。 沉积岩：在地表条件下母岩风化剥蚀的产物，经搬迁、沉积和硬结等成岩作用而形成的岩石。组成沉积岩的物质成分有颗粒和胶结物两大类。 变质岩：沉积岩或变质岩本身在地壳中受到高温高压及化学活动性流体的影响而变质形成的岩石（原岩成分和变质岩特有的，如石墨、滑石，蛇纹石，硅灰岩等）。,2、土,地表岩石遭受风化作用后残留于原地，形成残积物。残积物的表层富含腐殖质时则成为土壤。 主要分类有：粘土、淤泥、粉土、粉砂、砂土、砂砾土、卵砾石等。 土层钻探主要考虑成孔性，通常在砂层、淤泥地层中采取泥浆护壁、防坍孔失水等措施。钻进时一般用硬质合金全面钻头。,土层及软土层钻进,一般土层钻进通常采用硬质合金全面钻头钻进 小型钻机用于工程地质勘探、地源孔土层施工。,大型钻机用于钻进工程桩基、桥梁、水井等工程中。,土层及软土层钻进,土层及软土层钻进,振动钻进 对于软土中钻进浅孔时，也可用振动钻进，较典型的有振动沉管桩。,螺旋钻 螺旋钻进也是广泛用于工程施工土质地层、浅孔中。 地源钻探很少采用这二种工艺,岩石中钻进方法,硬质合金钻进 金刚石钻进 钢粒钻进 牙轮钻进 冲击回转钻进 钢丝绳冲击钻进,硬质合金回转钻进,较软的岩层（通常在级以下）可采用硬质合金钻进。 通常采用取芯式，以提高钻进速度、便以钻探采样。,金刚石钻进,金刚石是迄今为止人类发现的最坚硬的研磨切削材料，它在机械、采矿、冶金、光学仪器、电子等工业部门得到广泛的应用。地质钻探用金刚石约占世界工业金刚石用量的五分之一。,钻探用金刚石按成因分为天然的、人造的两大类。 人造金刚石包括单晶、聚晶和金刚石复合片等品种。,各种金刚石钻头产品 空心钻头 主要用于硬岩中取样勘探,金刚石复合片钻头 用于全面钻进的小直径钻孔中,钢粒钻进,用未镶焊切削具的钻头压住可连续补给的钢粒，并带动它们在孔底翻滚而破碎岩石的钻进方法称为钢粒钻进。 钢粒钻进曾广泛应用于级的岩石,牙轮钻,牙轮钻头在油气钻井和大口径施工钻进中得到了广泛的应用，其中在油气钻井中用牙轮钻头完成的工作量占80%90%左右。 在大多数情况下，牙轮钻头钻进是不取心的全面钻进。,冲击回转钻进,冲击回转钻进是在钻头已承受一定静载荷的基础上，以纵向冲击力和回转切削力共同破碎岩石的钻进方法。,冲击回转钻进最适用于粗颗粒的不均质岩层，在可钻性级，部分级的岩石中 气动冲击器也称为风动潜孔锤，是用压缩空气作为驱动介质。 液动冲击器液体压力推动冲锤下行进行冲击，是用泥浆泵输送的高压泥浆作为驱动介质。,冲击器解剖图、工作原理,用于潜孔钻施工的冲击器及钻头,用于潜孔钻施工的冲击器及钻头,钢丝绳冲击钻进,钢丝绳冲击钻头的结构应能使冲击力更集中地施加于岩石上。冲击钻头底部是带有各种刃角的切削刃。 为了减少孔内岩粉浆对钻头的运动阻力，增大其冲击力,在钻头体上开有流通岩粉浆的沟槽。 尤其适用于含大卵石、大漂石的地层 、大口径基岩钻探等。,常用的钻进方法及选用原则,软岩和中硬岩层，用硬质合金回转钻头钻进； 中硬及部分中硬以上岩层，用铣齿牙轮钻头钻进； 硬岩，用金刚石钻头或钢粒钻头钻进； 硬脆岩层，用液动（气动）孔内冲击器钻进或镶齿牙轮钻进更有效； 卵砾石地层用钢丝绳冲击钻进； 软土层（浅孔）可采用振动钻进。,用于钻探的钻机类型,1、按用途分： 油气钻： 钻盘式为主 深度大 功率大 庞大 探矿钻：主轴液压式为主 较轻便 孔径小 深度较浅岩芯钻机 水文及水井钻： 钻盘钻机为主 功率较大 工程地质勘察钻：中小型岩芯钻机 地下钻：煤矿、工事等使用特种钻机 工程施工钻：钻盘钻机为主 其它钻机,2、按钻进方法分：,冲击式：钢绳冲击式 钻杆冲击式 回转式钻机：主轴式：手把给进式 螺旋差动给进式 手把螺旋差动给进式 液压给进式 转盘式：钢绳加减压 液压缸加减压 移动回转器式： 全液压动力头式：有升降机提升 无升降机提升：长液压缸提升 液马达链条（钢绳）提升 机械动力头式 振动钻机 复合钻机振动、冲击、回转、静压、组合在一个钻机上,1、岩芯钻机,代表的有XY-4钻机,代表的有SPC-300钻机（水文水井） GPS-20钻机（工程钻机）,2、钻盘钻机,移动回转器、没有主动钻杆 优点是：加钻杆不需要提起。,3、动力头钻机,代表的有T-4钻机（美国）,动力头钻机,用于地源工程钻探的常用钻机,XY-1立轴式岩芯钻机 主要用于钻进土层，钻进能力100米。,用于地源工程钻探的常用钻机,XY-2钻机 可用于土层和岩层钻进，钻进能力300米。,XY-4钻机 可用于土层和岩层钻进